ZnFe 2 O 4 光电极的构筑及光生载流子分离效率调控策略研究
发布时间：2024-03-27 20:38
随着工业革命的飞速发展,全球能源危机和环境问题日益严重,开发清洁可再生能源对于解决当前能源短缺和环境污染以实现人类可持续发展具有重要的战略意义。利用太阳能光电催化分解水获取氢能是一项颇具前景的技术,该技术的关键是开发合适的半导体材料作为光电极。在众多半导体中,铁酸锌(ZnFe2O4)凭借适宜的光学带隙、能带结构和稳定的化学性质等特点,成为用于光电化学水分解的候选材料之一。然而单一的ZnFe2O4光电极存在导电性差、表面析氧动力学慢等缺点,导致ZnFe2O4光生载流子分离效率低,实际太阳能产氢效率远低于理论值。本文采用水热法,通过控制前驱体溶液中的铁源,制备得到两种不同形貌的ZnFe2O4薄膜并用于光电化学分解水,探究铁源对ZnFe2O4形貌及光电催化性能的影响机理。通过双金属离子梯度掺杂、构筑异质结、负载助催化剂三种不同方法对ZnFe2O...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 半导体光电化学分解水概述
1.2.1 半导体光电化学分解水原理
1.2.2 半导体光电极材料的研究现状
1.2.2.1 光阳极材料
1.2.2.2 光阴极材料
1.2.3 改善光电极材料光电性能的方法
1.2.3.1 形貌调控
1.2.3.2 离子掺杂
1.2.3.3 构筑异质结
1.2.3.4 负载助催化剂
1.3 ZnFe2O4光电催化材料
1.3.1 ZnFe2O4的基本性质
1.3.2 ZnFe2O4薄膜的制备方法
1.3.2.1 水热法
1.3.2.2 喷雾热解法
1.3.2.3 气溶胶辅助化学气相沉积法
1.3.3 ZnFe2O4光电催化材料研究进展
1.4 课题的提出
第二章 实验部分
2.1 化学试剂与设备
2.1.1 化学试剂
2.1.2 实验设备
2.2 实验过程
2.2.1 实验方案
2.2.2 实验内容及步骤
2.2.2.1 不同形貌ZnFe2O4薄膜的制备
2.2.2.2 Cu-Sn双离子梯度掺杂ZnFe2O4薄膜的制备
2.2.2.3 ZnFe2O4/Ag2S复合薄膜的制备
2.2.2.4 ZnFe2O4/CoAl-LDH复合薄膜的制备
2.3 性能分析测试
2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM)
2.3.3 能谱分析(EDS)
2.3.4 透射电子显微镜分析(TEM)
2.3.5 紫外可见吸收光谱分析(UV-vis)
2.3.6 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.3.7 光电化学(PEC)性能测试
第三章 双离子梯度掺杂调控ZnFe2O4光电极载流子分离效率及光电性能研究
3.1 引言
3.2 不同形貌ZnFe2O4的物相分析及光电性能研究
3.2.1 ZnFe2O4的形貌及物相分析
3.2.2 不同形貌ZnFe2O4的光电性能研究
3.3 Cu-Sn双离子梯度掺杂ZnFe2O4的物相分析及光电性能研究
3.3.1 Cu离子梯度掺杂ZnFe2O4的形貌及光电性能研究
3.3.2 Sn离子梯度掺杂ZnFe2O4的形貌及光电性能研究
3.3.3 Cu-Sn双离子梯度掺杂ZnFe2O4的形貌及光电性能研究
3.4 本章小结
第四章 异质结、助催化剂调控ZnFe2O4光电极载流子分离效率及光电性能研究
4.1 引言
4.2 ZnFe2O4/Ag2S的物相分析及光电性能研究
4.2.1 ZnFe2O4/Ag2S的形貌及物相分析
4.2.2 ZnFe2O4/Ag2S的光电性能研究
4.3 ZnFe2O4/CoAl-LDH的物相分析及光电性能研究
4.3.1 ZnFe2O4/CoAl-LDH的形貌及物相分析
4.3.2 ZnFe2O4/CoAl-LDH的光电性能研究
4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
攻读硕士期间发表论文和参加科研情况说明
致谢
本文编号：3940461
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 半导体光电化学分解水概述
1.2.1 半导体光电化学分解水原理
1.2.2 半导体光电极材料的研究现状
1.2.2.1 光阳极材料
1.2.2.2 光阴极材料
1.2.3 改善光电极材料光电性能的方法
1.2.3.1 形貌调控
1.2.3.2 离子掺杂
1.2.3.3 构筑异质结
1.2.3.4 负载助催化剂
1.3 ZnFe2O4光电催化材料
1.3.1 ZnFe2O4的基本性质
1.3.2 ZnFe2O4薄膜的制备方法
1.3.2.1 水热法
1.3.2.2 喷雾热解法
1.3.2.3 气溶胶辅助化学气相沉积法
1.3.3 ZnFe2O4光电催化材料研究进展
1.4 课题的提出
第二章 实验部分
2.1 化学试剂与设备
2.1.1 化学试剂
2.1.2 实验设备
2.2 实验过程
2.2.1 实验方案
2.2.2 实验内容及步骤
2.2.2.1 不同形貌ZnFe2O4薄膜的制备
2.2.2.2 Cu-Sn双离子梯度掺杂ZnFe2O4薄膜的制备
2.2.2.3 ZnFe2O4/Ag2S复合薄膜的制备
2.2.2.4 ZnFe2O4/CoAl-LDH复合薄膜的制备
2.3 性能分析测试
2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM)
2.3.3 能谱分析(EDS)
2.3.4 透射电子显微镜分析(TEM)
2.3.5 紫外可见吸收光谱分析(UV-vis)
2.3.6 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.3.7 光电化学(PEC)性能测试
第三章 双离子梯度掺杂调控ZnFe2O4光电极载流子分离效率及光电性能研究
3.1 引言
3.2 不同形貌ZnFe2O4的物相分析及光电性能研究
3.2.1 ZnFe2O4的形貌及物相分析
3.2.2 不同形貌ZnFe2O4的光电性能研究
3.3 Cu-Sn双离子梯度掺杂ZnFe2O4的物相分析及光电性能研究
3.3.1 Cu离子梯度掺杂ZnFe2O4的形貌及光电性能研究
3.3.2 Sn离子梯度掺杂ZnFe2O4的形貌及光电性能研究
3.3.3 Cu-Sn双离子梯度掺杂ZnFe2O4的形貌及光电性能研究
3.4 本章小结
第四章 异质结、助催化剂调控ZnFe2O4光电极载流子分离效率及光电性能研究
4.1 引言
4.2 ZnFe2O4/Ag2S的物相分析及光电性能研究
4.2.1 ZnFe2O4/Ag2S的形貌及物相分析
4.2.2 ZnFe2O4/Ag2S的光电性能研究
4.3 ZnFe2O4/CoAl-LDH的物相分析及光电性能研究
4.3.1 ZnFe2O4/CoAl-LDH的形貌及物相分析
4.3.2 ZnFe2O4/CoAl-LDH的光电性能研究
4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
攻读硕士期间发表论文和参加科研情况说明
致谢
本文编号：3940461
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3940461.html
教材专著
