TiO 2 基复合光阳极的制备及其光电化学性能研究

发布时间：2023-02-06 19:24

　　自从上世纪70年代Fujishma和Honda第一次发现光催化分解水制氢现象以来,利用氢能这一理想的清洁能源替代化石燃料就引发人们的广泛关注。通过光电化学分解水制氢技术可以实现将可再生的太阳能转换为氢能储存使用。自此后,寻找和制备稳定高效、无毒无污染的半导体光电极材料成为光电催化研究的重点。在光阳极表面引入电催化剂是促进光阳极表面氧化反应的有效途径。在电解水的催化剂选择上面,传统上认为良好的电导率是一个典型的参考标准,催化剂的导电率越高,催化剂的性能越好。Ni基和Co基电催化剂因其催化活性高、化学稳定性好、毒性低而广泛应用于电解水。Bi系氧化物材料光学带隙较低,有利于可见光的吸收被普遍用于光催化。本论文主要以金红石相的TiO2为衬底,分别复合电催化剂Ni(OH)2、Co(OH)2和具有铁电性的钙钛矿材料BiFeO3(BFO)进行改性。在光吸收和光生载流子分离率方面,复合半导体材料均展现出明显的提升。对本论文的主要研究内容概括如下:(1)通过溶胶-凝胶旋涂法制备了 TiO2薄膜,控制旋涂的次数和转速得到均匀平滑的纳米薄膜。我们在TiO2薄膜表面通过电沉积方法合成Ni(OH)2电催化剂,并...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景概述
        1.1.1 水的分解
        1.1.2 光催化分解水
        1.1.3 光电催化分解水
    1.2 半导体光电化学分解水制氢的概述
        1.2.1 半导体光电化学分解水制氢的原理
        1.2.2 光电化学电池对电极材料的要求
    1.3 半导体光电极光电化学性能研究方向
        1.3.1 纳米结构和形态控制
        1.3.2 元素掺杂
        1.3.3 构建异质结
        1.3.4 表面处理
    1.4 本文的研究思路和主要内容
第二章 实验材料与研究方法
    2.1 实验药品与仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 仪器设备
    2.2 光电极材料的制备方法
        2.2.1 溶胶凝胶法
        2.2.2 电沉积法
    2.3 材料形貌结构表征方法
        2.3.1 X射线衍射(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.4 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.5 光致荧光光谱(PL)
        2.3.6 光电化学性能测试(PEC)
第三章 TiO₂/Ni(OH)₂复合光阳极的光电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 TiO₂ film的合成
        3.2.2 Ni(OH)₂薄膜的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 TiO₂/Ni(OH)₂的基本表征
        3.3.2 TiO₂/Ni(OH)₂的PEC性能测试
    3.4 本章小结
第四章 Co(OH)₂复合TiO₂光阳极的光电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 TiO₂ film的合成
        4.2.2 TiO₂ film/Co(OH)₂光阳极的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 基本表征
        4.3.2 电化学测试结果分析
    4.4 本章小结
第五章 BiFeO₃复合TiO₂光阳极的光电化学性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 TiO₂ film的合成
        5.2.2 BFO薄膜的合成
        5.2.3 BFO/TiO₂的正、反向极化
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 BFO/TiO₂的基本表征
        5.3.2 电化学测试结果分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
附录



本文编号：3736466