氧化铜电极的制备及其催化活性与稳定性研究

发布时间：2023-09-24 17:11

　　将太阳能转换为清洁和可再生的能源是解决环境污染和应对能源危机的理想途径之一,而光电化学分解水制氢是一种可以直接将太阳能转化为氢能的技术。氧化铜(CuO)作为一种窄带隙的p型半导体,因其成本低廉、制备简单、储量丰富、理论光电流值高等优点被认为是理想的光电极材料。然而CuO光电极在水溶液中较低的载流子迁移率和较差的稳定性严重限制了其在光电化学(PEC)分解水领域中的应用。本文首先通过电化学沉积和退火处理在ITO导电基底上制备了CuO光电极,研究了CuO光电极在PEC分解水应用中的光电催化活性和稳定性。随后针对CuO光电极在PEC分解水应用中产生光腐蚀的原因,分别采用了贵金属助催化剂Pt和非贵金属化合物助催化剂MoS₂对CuO光电极进行改性和修饰,成功制备了高性能的CuO/Pt和CuO/MoS₂复合光电极,并探究了CuO/Pt和CuO/MoS₂复合光电极在PEC分解水应用中光电催化活性和光腐蚀稳定性提高的原因。结果表明,CuO光电极在PEC分解水中的光腐蚀主要是因为CuO光电极中的光生电子会将自身的Cu²⁺

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光电化学分解水的机理
        1.2.1 光电化学分解水的基本原理
        1.2.2 半导体光电极的类型
    1.3 光电极材料的研究现状
        1.3.1 光阳极材料的研究现状
        1.3.2 光阴极材料的研究现状
    1.4 CuO的研究进展
        1.4.1 CuO的基本性质
        1.4.2 CuO的制备方法
    1.5 CuO光电极光电催化活性的改性
        1.5.1 元素掺杂
        1.5.2 构筑异质结
        1.5.3 表面改性
    1.6 课题的提出
第2章 原材料与实验方法
    2.1 化学试剂
    2.2 实验仪器设备
    2.3 实验过程
        2.3.1 实验方案设计
        2.3.2 实验内容及步骤
    2.4 基本表征方法
        2.4.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.4.2 扫描电子显微镜分析(SEM)
        2.4.3 透射电子显微镜分析(TEM)
        2.4.4 X射线光电子能谱(XPS)
        2.4.5 紫外可见吸收光谱分析(UV-Vis)
        2.4.6 表面光电压分析(SPV)
        2.4.7 光电化学性能测试(PEC)
第3章 CuO光电极光电催化活性及稳定性研究
    3.1 引言
    3.2 CuO光电极光电催化活性研究
        3.2.1 不同沉积时间的CuO薄膜的的形貌及物相表征
        3.2.2 CuO光电极的光电化学性能
    3.3 本章小结
第4章 Pt和MoS₂对CuO光电极的改性作用研究
    4.1 引言
    4.2 CuO/Pt复合光电极的构筑及其光电化学性能研究
        4.2.1 CuO/Pt复合光电极的形貌及物相表征
        4.2.2 CuO/Pt复合光电极的光电化学性能
    4.3 CuO/MoS₂复合光电极的构筑及其光电化学性能研究
        4.3.1 CuO/MoS₂复合光电极的形貌及物相表征
        4.3.2 CuO/MoS₂复合光电极的光电化学性能
    4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
攻读硕士期间发表论文和申请专利情况说明
致谢



本文编号：3848416