TiO 2 光阳极的表面修饰与光电催化分解水性能研究

发布时间：2025-02-15 10:53

　　光电催化(PEC)分解水是太阳能转化为氢能最有前景的方法之一。而高活性和稳定性的光阳极材料决定了 PEC分解水过程中光能到氢能的效率。在众多的光阳极材料中,TiO2因其具有丰富的储量、成本低、稳定性好以及无毒性等被广泛研究。然而,在实际应用中由于光能利用率低、光生载流子的复合率高、光阳极/电解质界面的空穴迁移动力学缓慢等缺点,严重影响了 TiO2光阳极的PEC分解水性能。本论文通过离子掺杂、助催化剂和光敏剂表面修饰等手段,提高了 TiO2光阳极的载流子产生、分离、利用能力;进一步探究了半导体与助催化剂和光敏剂的界面匹配关系,实现了高效TiO2基光阳极材料的可控制备及分解水性能显著提升。具体内容为:(1)阴离子掺杂的TiO2/助催化剂界面匹配研究在水热法合成TiO2光阳极基础上,通过气相沉积分别制备了 O、S、P、F掺杂的TiO2光阳极,进而通过电沉积在其表面分别负载Co(OH-D2和CoPi助催化剂。研究结果表明:在0.6 V vs.SCE偏压下,负载Co(OH)2后,O、S、P、F掺杂的TiO2/Co(OH)2光电流密度较其掺杂的TiO2光阳极分别提升了 2.5、1.1、1.3 和 2...

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 当前能源结构
        1.1.1不可再生能源
        1.1.2 可再生能源
        1.1.3 氢能的优势
    1.2 生产氢能的方式
    1.3 光电阳极材料
        1.3.1 传统金属氧化物
        1.3.2 二元金属氧化物
        1.3.3 金属硫化物
        1.3.4 金属硒化物
        1.3.5 Ⅲ-V族半导体
    1.4 TiO₂光阳极材料
        1.4.1 TiO₂纳米结构的合成方法
        1.4.2 TiO₂光阳极研究现状
    1.5 本论文的研究内容、目的和意义
        1.5.1 本论文的研究内容
        1.5.2 选题的目的及意义
第二章 阴离子掺杂优化TiO₂/助催化剂界面及光电催化分解水性能研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂与材料
        2.2.2 不同阴离掺杂TiO₂/助催化剂的制备
        2.2.3 结构表征
        2.2.4 光电化学测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 阴离子掺杂的TiO₂光阳极
        2.3.2 不同阴离子掺杂的TiO₂-Co(OH)₂光阳极界面匹配
        2.3.3 不同阴离子掺杂的TiO₂-CoPi光阳极界面匹配
    2.4 小结
第三章 TiO₂/CuPc/NiFe-LDH光阳极的制备及其光电催化分解水性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂与材料
        3.2.2 TiO₂/CuPc/NiFe-LDH光电阳极的制备
        3.2.3 结构表征
        3.2.4 电化学测试
    3.3 结果与讨论
    3.4 小结
第四章 结论和创新点
    4.1 结论
    4.2 创新点
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表学术论文
作者及导师简介
附件



本文编号：4034195