α-Fe 2 O 3 纳米棒的离子掺杂和表面修饰对其光解水性能的影响研究

发布时间：2022-12-25 08:36

　　利用太阳能光电化学分解水制氢被认为是解决全球现有能源问题的一个重要方法。因此,作为吸光的半导体电极材料,?-Fe₂O₃因为其良好的光吸收波长和在碱性测试环境中的稳定性被认为是最有前景的光电阳极材料。但是它也有一些固有的缺陷,例如:导电性差,氧化反应动力不足等。因此,对材料的固有缺陷进行改良变得非常重要。从实验方法来说,本论文对?-Fe₂O₃的改性从三个方面进行,即:原位掺杂、非原位掺杂和表面修饰。在本文中,采取了这三个途径对?-Fe₂O₃纳米薄膜进行了优化,并尝试在同一块样品上使用了两种方法,观察了它们的协同作用。从离子种类来看,我们研究了Sn元素,Mo元素,以及Co元素对?-Fe₂O₃的掺杂或者修饰作用。首先,我们采用非原位掺杂Sn元素,即通过在FeOOH表面浸泡Sn的前驱体溶液,高温煅烧后可形成Sn元素掺杂ɑ-Fe₂O_3,增加了材料的导电性,进而提高了光生电荷分离效... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 前言
    1.1 太阳能光解水的相关研究
    1.2 光解水制氢的原理
    1.3 提升a-Fe_2O_3光催化性能的三种方法
        1.3.1 原位掺杂的方法
        1.3.2 非原位掺杂的方法
        1.3.3 表面修饰的方法
        1.3.4 三种方式的结合使用
    1.4 MOF材料的应用
    1.5 选题的意义和研究内容
        1.5.1 选题的意义
        1.5.2 选题的研究内容
第二章 实验试剂与步骤
    2.1 实验仪器与试剂
        2.1.1 实验仪器
        2.1.2 实验试剂
    2.2 样品的制备
        2.2.1 FTO导电玻璃的清洗
        2.2.2 bareFe_2O_3的制备
        2.2.3 mid-situSn掺杂的Fe_2O_3的制备
        2.2.4 ex-situSn掺杂的Fe_2O_3的制备
        2.2.5 Na_2MoO_4原位掺杂Fe_2O_3纳米薄膜样品的制备
        2.2.6 Na_2MoO_4非原位掺杂Fe_2O_3纳米薄膜样品的制备
        2.2.7 Co修饰的Fe_2O_3纳米棒的制备
        2.2.8 2-甲基咪唑(MIm)修饰的Fe_2O_3纳米棒的制备
        2.2.9 Co-MOF修饰的Fe_2O_3纳米棒的制备
    2.3 样品的表征
        2.3.1 X-射线衍射测试(XRD)
        2.3.2 紫外可见吸收光谱(UV-vis)
    2.4 样品的光电性能测试
        2.4.1 调试光强
        2.4.2 光催化分解水的测试方法
        2.4.3 Mott-Schttky测试
        2.4.4 EIS测试
第三章 Sn元素掺杂的α-Fe_2O_3薄膜制备和光电催化性能研究
    3.1 mid-Sn掺杂的Fe_2O_3薄膜的测试和表征
        3.1.1 mid-situSn掺杂的Fe_2O_3薄膜的J-V测试
        3.1.2 mid-situSn掺杂的Fe_2O_3薄膜的UV测试
        3.1.3 mid-situSn掺杂的Fe_2O_3薄膜的SEM测试
    3.2 关于ex-Sn掺杂的Fe_2O_3薄膜的测试和表征
        3.2.1 ex-situSn掺杂的Fe_2O_3薄膜的J-V测试
        3.2.2 ex-situSn掺杂的Fe_2O_3薄膜的XRD测试
        3.2.3 ex-situSn掺杂的Fe_2O_3薄膜的UV测试
        3.2.4 ex-situSn掺杂的Fe_2O_3薄膜的SEM和EDX测试
        3.2.5 ex-situSn掺杂的Fe_2O_3薄膜的XPS测试
        3.2.6 ex-situSn掺杂的Fe_2O_3薄膜的注入和分离效率测试
        3.2.7 ex-situSn掺杂修饰的Fe_2O_3薄膜的M-S测试
        3.2.8 ex-situSn掺杂修饰的Fe_2O_3薄膜的IPCE和稳定性测试
    3.3 结论
第四章 钼酸盐表面钝化层对a-Fe2O3光解水性能的影响研究
    4.1 Na_2MoO_4原位掺杂样品的性能测试和表征
        4.1.1 Na_2MoO_4原位掺杂Fe_2O_3薄膜的J-V测试
        4.1.2 Na_2MoO_4原位掺杂Fe_2O_3薄膜的XRD测试
        4.1.3 Na_2MoO_4原位掺杂Fe_2O_3薄膜的UV测试
        4.1.4 Na_2MoO_4原位掺杂Fe_2O_3薄膜的SEM测试
        4.1.5 Na_2MoO_4原位掺杂Fe_2O_3薄膜的注入和分离效率测试
        4.1.6 Na_2MoO_4原位掺杂Fe_2O_3薄膜的M-S测试
        4.1.7 Na_2MoO_4原位掺杂Fe_2O_3薄膜的EIS测试
    4.2 Na_2MoO_4表面修饰样品的性能测试和表征
        4.2.1 Na_2MoO_4表面修饰Fe_2O_3薄膜的J-V和UV测试
        4.2.2 Na_2MoO_4表面修饰Fe_2O_3薄膜的注入和分离测试
        4.2.3 Na_2MoO_4表面修饰Fe_2O_3薄膜的M-S和EIS曲线
        4.2.4 Na_2MoO_4表面修饰Fe_2O_3薄膜的IPCE测试图
    4.3 总结
第五章 原位生长的Co-MOF纳米块对α-Fe_2O_3薄膜制备和光电催化性能的影响研究
    5.1 Co-MOF相关样品的表征分析
        5.1.1 Co-MOF修饰的Fe_2O_3薄膜的SEM和TEM测试
        5.1.2 Co-MOF修饰的Fe_2O_3薄膜的XRD和UV测试
        5.1.3 Co-MOF修饰的Fe_2O_3薄膜的JV测试
        5.1.4 Co-MOF修饰的Fe_2O_3薄膜的XPS测试
        5.1.5 Co-MOF修饰的Fe_2O_3薄膜的EIS测试
        5.1.6 Co-MOF修饰的Fe_2O_3薄膜的M-S测试
        5.1.7 Co-MOF修饰的Fe_2O_3薄膜的原理图
    5.2 总结
第六章 总结论
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢



本文编号：3726281