基于CuS/Cu 2 O/Cu光阴极的光催化燃料电池
发布时间：2024-03-30 20:00
环境污染和能源危机已经成为可持续发展所面临的两大难题。在环境污染中,水体污染历来受到各国人民的重点关注,但同时废水中又蕴含着丰富的化学能。因此,寻求一种清洁高效且能实现能源再利用的废水处理技术显得尤为重要。光催化燃料电池技术就是这样一种废水处理技术,它利用太阳能将废水中的有机物通过光电化学反应进行降解,把其化学能转化为电能,同时也能达到降解废水的作用。因此光催化燃料电池不仅能够解决水体污染问题,而且能够有效缓解当今社会面临的能源危机,具有广泛的应用前景。传统的光催化燃料电池的阴极通常采用贵金属作为催化剂,导致其成本高,而且不能利用太阳能。近年来,众多学者着力于成本低廉的半导体光阴极的研究,尤其是半导体Cu2O。尽管如此,但Cu2O依然存在着诸多关键问题需要解决,比如电子空穴极易复合、长时间运行稳定性差、光阴极比表面积小等。针对以上诸多不足,本文提出了一种CuS/Cu2O/Cu光阴极,基于此并构建了双极可见光响应的光催化燃料电池,降低了电池的成本,提高光能利用。主要研究成果如下:(1)基于CuS/Cu2
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 引言
1.2 光催化燃料电池
1.2.1 半导体光催化技术原理
1.2.2 光催化燃料电池工作原理
1.2.3 光催化燃料电池的能质传输过程
1.2.4 光阳极材料
1.2.5 光阴极材料
1.3 电池结构
1.3.1 腔室结构划分
1.3.2 氧化剂传输方式划分
1.4 已有工作研究不足
1.5 本文主要内容
2 实验部分
2.1 主要化学试剂
2.2 仪器设备
2.3 电极制作
2.3.1 光阳极的制作
2.4 光阴极性能评价参数及测试方法
2.4.1 光阴极表征方法
2.4.2 光阴极光电化学性能测试
2.5 双极可见光响应光催化燃料电池的设计及组装
2.6 PFC测试系统及测试方法
2.6.1 PFC测试系统
2.6.2 PFC性能评价测试方法
2.7 本章小结
3 基于CuS/Cu2O/Cu立方体纳米颗粒光阴极的光催化燃料电池
3.1 引言
3.2 实验材料和方法
3.2.1 光阴极的制备
3.3 光阴极的表征与结果分析
3.3.1 XRD分析
3.3.2 XPS分析
3.3.3 TEM分析
3.3.4 SEM分析
3.3.5 EDS分析
3.3.6 UV-vis吸收光谱
3.3.7 EIS分析
3.3.8 LSV分析
3.3.9 长时间放电测试
3.4 电池性能测试
3.4.1 具有CuS/Cu2O/Cu和Cu2O/Cu立方体纳米颗粒光阴极的PFC性能测试
3.4.2 光响应特性测试
3.4.3 光照强度影响
3.4.4 Na2SO4电解液浓度影响
3.4.5 流速影响
3.5 本章小结
4 基于CuS/Cu2O/Cu纳米线光阴极的光催化燃料电池
4.1 引言
4.2 实验材料和方法
4.2.1 铜基材料的制作
4.2.2 Cu2O/Cu纳米线光阴极的制作
4.2.3 CuS/Cu2O/Cu纳米线光阴极的制备
4.3 光阴极的表征与结果分析
4.3.1 XRD分析
4.3.2 XPS分析
4.3.3 SEM分析
4.3.4 EDS分析
4.3.5 紫外可见吸收光谱
4.3.6 LSV分析
4.3.7 长期寿命测试
4.4 电池性能测试
4.4.1 光电性能测试
4.4.2 光电性能测试
4.4.3 光照强度影响
4.4.4 Na2SO4电解液浓度影响
4.4.5 流速影响
4.5 本章小结
5 基于CuS/Cu2O/Cu三维疏水光阴极的光催化燃料电池
5.1 引言
5.2 实验材料和方法
5.2.1 Cu2O/Cu三维光阴极的制备
5.2.2 CuS/Cu2O/Cu三维光阴极的制作
5.2.3 CuS/Cu2O/Cu三维疏水光阴极的制作
5.3 光阴极的表征与结果分析
5.3.1 XRD分析
5.3.2 XPS分析
5.3.3 SEM分析
5.3.4 EDS分析
5.3.5 接触角测量
5.3.6 LSV分析
5.4 电池性能测试
5.4.1 光电性能测试
5.4.2 光电性能测试
5.4.3 光照强度影响
5.4.4 Na2SO4电解液浓度影响
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 后续工作展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读硕士学位期间发表的发明专利
B.作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目
本文编号：3942868
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 引言
1.2 光催化燃料电池
1.2.1 半导体光催化技术原理
1.2.2 光催化燃料电池工作原理
1.2.3 光催化燃料电池的能质传输过程
1.2.4 光阳极材料
1.2.5 光阴极材料
1.3 电池结构
1.3.1 腔室结构划分
1.3.2 氧化剂传输方式划分
1.4 已有工作研究不足
1.5 本文主要内容
2 实验部分
2.1 主要化学试剂
2.2 仪器设备
2.3 电极制作
2.3.1 光阳极的制作
2.4 光阴极性能评价参数及测试方法
2.4.1 光阴极表征方法
2.4.2 光阴极光电化学性能测试
2.5 双极可见光响应光催化燃料电池的设计及组装
2.6 PFC测试系统及测试方法
2.6.1 PFC测试系统
2.6.2 PFC性能评价测试方法
2.7 本章小结
3 基于CuS/Cu2O/Cu立方体纳米颗粒光阴极的光催化燃料电池
3.1 引言
3.2 实验材料和方法
3.2.1 光阴极的制备
3.3 光阴极的表征与结果分析
3.3.1 XRD分析
3.3.2 XPS分析
3.3.3 TEM分析
3.3.4 SEM分析
3.3.5 EDS分析
3.3.6 UV-vis吸收光谱
3.3.7 EIS分析
3.3.8 LSV分析
3.3.9 长时间放电测试
3.4 电池性能测试
3.4.1 具有CuS/Cu2O/Cu和Cu2O/Cu立方体纳米颗粒光阴极的PFC性能测试
3.4.2 光响应特性测试
3.4.3 光照强度影响
3.4.4 Na2SO4电解液浓度影响
3.4.5 流速影响
3.5 本章小结
4 基于CuS/Cu2O/Cu纳米线光阴极的光催化燃料电池
4.1 引言
4.2 实验材料和方法
4.2.1 铜基材料的制作
4.2.2 Cu2O/Cu纳米线光阴极的制作
4.2.3 CuS/Cu2O/Cu纳米线光阴极的制备
4.3 光阴极的表征与结果分析
4.3.1 XRD分析
4.3.2 XPS分析
4.3.3 SEM分析
4.3.4 EDS分析
4.3.5 紫外可见吸收光谱
4.3.6 LSV分析
4.3.7 长期寿命测试
4.4 电池性能测试
4.4.1 光电性能测试
4.4.2 光电性能测试
4.4.3 光照强度影响
4.4.4 Na2SO4电解液浓度影响
4.4.5 流速影响
4.5 本章小结
5 基于CuS/Cu2O/Cu三维疏水光阴极的光催化燃料电池
5.1 引言
5.2 实验材料和方法
5.2.1 Cu2O/Cu三维光阴极的制备
5.2.2 CuS/Cu2O/Cu三维光阴极的制作
5.2.3 CuS/Cu2O/Cu三维疏水光阴极的制作
5.3 光阴极的表征与结果分析
5.3.1 XRD分析
5.3.2 XPS分析
5.3.3 SEM分析
5.3.4 EDS分析
5.3.5 接触角测量
5.3.6 LSV分析
5.4 电池性能测试
5.4.1 光电性能测试
5.4.2 光电性能测试
5.4.3 光照强度影响
5.4.4 Na2SO4电解液浓度影响
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 后续工作展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读硕士学位期间发表的发明专利
B.作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目
本文编号：3942868
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3942868.html
教材专著
