一维钛基半导体光阳极结构设计及其光电催化特性

发布时间：2024-07-05 04:39

　　氢能具有清洁无污染、燃烧热值高、可储存、可循环、应用形式广等优势。当前,利用太阳能进行光电催化分解水制氢,被认为是产氢的最具发展前景的途径之一,其核心和关键是高效光电极材料的研发。研究表明,以二氧化钛(TiO₂)和由TiO₂衍生的钛酸盐(例如SrTiO₃)为代表的钛基半导体因其具有优良的化学稳定性、合适的能带结构和原料来源广以及成本低等优势,成为了最具代表性的光电极候选材料。然而,光电催化产氢效率不高的问题仍限制着钛基半导体光电极材料的发展和应用,该问题主要源于钛基半导体禁带宽度较大对光的吸收能力较弱、较短的光生载流子传输距离导致光生电子-空穴对极易复合等。本文针对于目前钛基半导体在光电催化产氢领域应用的关键问题(光吸收、电荷的分离、电荷的注入和利用),以一维纳米结构的TiO₂和SrTiO₃为研究对象,通过对其进行结构精细优化、非金属掺杂、贵金属辅助和异质结改性改性协同强化其光电催化产氢特性。综合本论文工作,取得研究成果具体如下:(1)一维TiO₂光阳极材...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1粉末光催化产氢的原理示意图

图1.2一步光激发分解水体系的机理示意图（CB代表导带，VB代表价带，Eg代表带隙）

图1.3几种常见半导体的禁带宽度和带边位置（使用NHE作为参比）

图1.4二步光激发分解水体系的机理示意图

本文编号：4001051