Fe 2 O 3 基光催化剂表/界面光生电荷行为与光电化学水氧化性能研究

发布时间：2023-05-30 21:38

　　现代社会的快速发展导致传统的化石能源面临枯竭,取代传统化石能源的新能源亟待开发,太阳能光催化分解水产氢作为一个极具潜力的课题一直受到科研人员的重视。光催化反应主要分为三个过程:(1)半导体材料吸收光子,电子从价带跃迁到导带,产生光生电荷;(2)光生电荷在半导体材料体相分离、迁移到表面;(3)光生电荷在半导体材料表面活性位点与反应底物发生氧化还原反应。第一个过程是半导体材料吸收太阳光的过程。光的吸收效率只与半导体材料本身的光吸收系数有关,是半导体材料的固有属性。为了提高光催化效率,提高太阳光的利用率,在这一过程中材料的最佳选择是导/价带能级位置合适、带隙比较窄的半导体材料。第二个过程是产生的光生电荷分离的过程。为了提高光生电荷的分离效率,常用的办法是构筑界面结构,形成界面电场,在界面电场作用下促进光生电荷的定向分离。第三个过程是光生电荷向反应底物注入,发生氧化还原反应的过程。在这一过程中,为了提高光生电荷的注入效率,常用的策略是对光催化剂进行表面修饰,包括负载助催化剂、钝化表面态等。由于光催化分解水的阳极反应是将H₂O氧化为O₂,这是一个能量“...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光催化基本原理
    1.3 光电化学分解水
    1.4 界面型光催化材料研究
        1.4.1 界面的构筑
        1.4.2 界面处的光生载流子行为
    1.5 光催化材料的表面研究
        1.5.1 助催化剂的研究
        1.5.2 表面态钝化
    1.6 本论文的立题思想和研究内容
    参考文献
第二章 α-Fe₂O₃/FTO界面光生电荷行为与光电化学水氧化性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 化学药品和实验仪器
        2.2.2 光阳极的制备
        2.2.3 电化学和光电化学测试
        2.2.4 光阳极光生电荷行为表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 光阳极的形貌分析
        2.3.2 光阳极的物相分析
        2.3.3 光阳极的光生电荷行为
        2.3.4 光阳极的水氧化性能研究
        2.3.5 光阳极的吸收光谱
        2.3.6 光阳极的光生电荷分离效率与注入效率测试
        2.3.7 光阳极的瞬态光电压和表面光电压测试
        2.3.8 光阳极的电化学交流阻抗测试
        2.3.9 光阳极的瞬态光电流测试
        2.3.10 Ti-Fe₂O₃光阳极的优化
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 乙酸钝化Ti-Fe₂O₃光阳极受体表面态对光阳极水氧化性能影响的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 化学药品与主要仪器
        3.2.2 光阳极的制备
        3.2.3 电化学和光电化学测试
        3.2.4 瞬态光电流测试
        3.2.5 光生电荷行为表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 光阳极的形貌表征
        3.3.2 光阳极的元素分析
        3.3.3 光阳极的物相分析
        3.3.4 光阳极的水氧化性能研究
        3.3.5 光阳极的光生电荷行为
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 结论
作者简历及读研期间的工作成果
致谢



本文编号：3825082