磷酸钴修饰TiO 2 /BiVO 4 反蛋白石结构的制备及其光电化学性能研究

发布时间：2023-03-04 03:58

　　能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础,全球能源资源目前主要来自于煤炭、石油和天然气等化石燃料。随着人类能源消耗的日益增长,预计不久将会出现能源短缺的问题。另外,化石燃料的大量使用也给整个地球带来了严重的环境污染和温室效应。因此,从长远看人类非常有必要寻求一种清洁能源作为化石燃料的替代品,这一需求已经成为科学家的共识和追求。光催化分解水制氢可充分利用太阳光的能量来持续生产氢气,在未来缓解人类的能源危机和环境问题等方面展示了很大的可能性。利用具有良好光吸收特性的半导体材料来驱动水分子的光电化学反应代表了生产无污染氢燃料的一种有效途径,在燃料电池领域具有极大的应用前景。二氧化钛(TiO₂)作为一种直接带隙的半导体材料,具有优良的抗光腐蚀性和无毒的优点,自1972年被日本科学家Fujishima发现可用于光催化分解水制氢以来一直被广泛研究。但TiO₂的带隙较大(3.2 eV),不利于对可见区太阳光的吸收和能量转化,同时块体材料中的电子传输距离短,容易发生复合,不利于固体与溶液之间化学反应的发生。因此,制备具有一种长周期的三维多孔结构可以为电极/电解...

【文章页数】：41 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光催化分解水制氢
        1.2.1 人工模拟光合作用
        1.2.2 光催化分解水制氢的反应机理
        1.2.3 光催化分解水制氢反应的热力学条件
    1.3 论文的选题依据、研究意义以及主要研究内容
        1.3.1 选题依据
        1.3.2 课题研究意义
        1.3.3 课题主要研究内容
第2章 TiO₂ 反蛋白石应用于太阳光水分解
    2.1 TiO₂ 基本性质及结构
    2.2 反蛋白石
    2.3 TiO₂ 反蛋白石应用于光催化分解水制氢
    2.4 模板法制备TiO₂ 反蛋白石
        2.4.1 通过现有胶体纳米结构的表面涂层模板合成法
        2.4.2 三维胶体组件的模板合成
        2.4.3 胶体模板及其衍生物的复制
        2.4.4 TiO₂ 反蛋白石的制备
    2.5 TiO₂ 反蛋白石的改性
        2.5.1 光吸收剂——钒酸铋
        2.5.2 析氧催化剂—磷酸钴
第3章 三维TiO₂/BiVO₄/Co-Pi反蛋白石光电阳极的制备及其光电催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验过程
        3.2.1 实验仪器
        3.2.2 实验药品
        3.2.3 TiO₂ 复合反蛋白石的制备
        3.2.4 TiO₂/BiVO₄ 反蛋白石的制备
        3.2.5 在TiO₂/BiVO₄ 反蛋白石上沉积Co-Pi
        3.2.6 TiO₂/BiVO₄/Co-Pi反蛋白石光电阳极的结构表征
        3.2.7 TiO₂/BiVO₄/Co-Pi反蛋白石光电阳极的光电化学性能
    3.3 TiO₂/BiVO₄/Co-Pi反蛋白石光电阳极的光电化学性能分析
    3.4 不同含量的Co-Pi修饰层对TiO₂/BiVO₄ 电极的光电化学性能影响讨论
    3.5 结论
第4章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间主要研究成果



本文编号：3753679