光生载流子在WO 3 基光阳极表面分离特性调控

发布时间：2022-07-09 20:14

　　采用半导体光电化学分解水可直接将太阳能转换为H₂燃料,是目前解决能源危机的理想策略之一。当前,在光电化学分解水过程中,载流子在半导体光阳极表面的分离传输易受到热力学和动力学的共同限制,是影响光电化学分解水效率的主要原因。在众多半导体中,WO₃具有合适的禁带宽度（2.7 eV）和优异的载流子迁移率,是一种非常有前景的光阳极材料。但是,光生载流子在WO₃光阳极表面具有易复合和难注入到水分子的性质,是影响其水氧化性能的主要因素。因此,本论文以WO₃光阳极材料为对象,研究并调控光生载流子在其表面的分离特性。论文主要研究内容及结论如下:（1）高能表面态是影响WO₃光阳极水氧化性能的主要因素之一。本文利用无定形TiO₂（?-TiO₂）作为钝化剂来改善WO₃的表面态。实验结果发现:相同条件下,?-TiO₂/WO₃上的光电流达到1.4 mA cm^-2,是WO

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 半导体光电分解水原理
        1.2.1 半导体能带理论
        1.2.2 半导体光电分解水影响因素
    1.3 光生载流子在半导体表面分离调控研究
        1.3.1 光生载流子在半导体表面分离特征
        1.3.2 光生载流子在半导体表面分离调控策略
    1.4 WO_3 光阳极的性质及改性研究
        1.4.1 WO_3 光阳极材料的基本性质
        1.4.2 WO_3 光阳极材料的表面改性研究
    1.5 论文研究目标及主要研究内容
        1.5.1 研究目标
        1.5.2 主要研究内容
2 无定形TiO_2 耦合钝化WO_3 光阳极表面态机理研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 材料制备
        2.2.3 材料表征
        2.2.4 电化学和光电化学测量
        2.2.5 中间产物测量
        2.2.6 理论模拟计算
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 材料表征分析
        2.3.2 电化学和光电化学性能
        2.3.3 理论模拟计算及机理分析
    2.4 本章小结
3 氧空位影响WO_3 光阳极表面水氧化途径机理研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 样品制备
        3.2.3 样品表征
        3.2.4 电化学和光电化学测量
        3.2.5 理论模拟计算
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料表征分析
        3.3.2 电化学和光电化学性能
        3.3.3 理论模拟计算及机理分析
    3.4 本章小结
4 光生载流子在不同晶面WO_3 同质结表面分离机制研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 样品制备
        4.2.3 样品表征
        4.2.4 电化学和光电化学测量
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料表征分析
        4.3.2 电化学和光电化学性能
        4.3.3 光电催化水氧化机理分析
    4.4 本章小结
5 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]部委新政[J].   能源研究与利用. 2018(01)
[2]表面反应在半导体光催化水分解过程中的重要性[J]. 常晓侠,巩金龙.  物理化学学报. 2016(01)
[3]基于能带结构理论的半导体光催化材料改性策略[J]. 王丹军,张洁,郭莉,申会东,付峰,薛岗林,方轶凡.  无机材料学报. 2015(07)
[4]Pt、N共掺杂TiO2在可见光下对三氯乙酸的催化降解作用[J]. 华南平,吴遵义,杜玉扣,邹志刚,杨平.  物理化学学报. 2005(10)

硕士论文
[1]三氧化钨基光电极的制备及其光电化学性能研究[D]. 刘丽英.浙江大学 2013



本文编号：3657744