發(fā)布時(shí)間：2020-12-04 15:48

　　水資源在當(dāng)今社會(huì)相當(dāng)?shù)闹匾�。淡水資源不但是生命之源,更可以作為原材料制備氫氣或利用水的動(dòng)能產(chǎn)生電力。在光電催化分解水制備氫氣的過(guò)程中,其內(nèi)部載流子分離效率一直是制約光電催化整體效率的重要因素。對(duì)于依靠壓電效應(yīng)促進(jìn)載流子分離率的方法而言,為提高壓電效應(yīng),鐵電或壓電材料的電阻往往較高,這不利于光生載流子的分離。為解決這個(gè)難題,本文首先考慮了將壓電部分放置于電荷收集層之后,使得壓電材料的高電阻不影響載流子的分離。作者構(gòu)建了相應(yīng)的異質(zhì)結(jié)的理論模型,并通過(guò)計(jì)算的方法論證了采用不同電荷收集層時(shí),電荷收集層對(duì)鐵電勢(shì)的屏蔽效應(yīng)。作者證明了采用單層石墨烯時(shí),鐵電勢(shì)可以穿過(guò)石墨烯并影響光電催化。作者在理論研究的基礎(chǔ)之上,進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)制備了PMN-PT/石墨烯/TiO₂的光電催化器件,實(shí)驗(yàn)同樣證明了PMN-PT的鐵電勢(shì)可以穿過(guò)石墨烯,并可以促進(jìn)二氧化鈦的光電催化效率,在1 V vs RHE的電壓下,通過(guò)施加正向偏壓,光電流有了50%的提升,并且開(kāi)啟電壓也下降了約0.1 V,器件整體的填充因子也相應(yīng)增加。這是目前為止壓電電子調(diào)控對(duì)于光電流來(lái)說(shuō)能得到的最大的改進(jìn)。此外,作者制備了同步能量... 

【文章來(lái)源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：99 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 以水作為原材料制備氫氣
        1.1.1 光電催化分解水制氫氣原理
        1.1.2 提升光電催化效率的手段
    1.2 水的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能
        1.2.1 基于電磁感應(yīng)利用水的動(dòng)能
        1.2.2 基于摩擦發(fā)電利用水的動(dòng)能
    1.3 機(jī)遇與挑戰(zhàn)
第二章 鐵電勢(shì)增強(qiáng)光電催化反應(yīng)的理論計(jì)算
    2.1 本實(shí)驗(yàn)中涉及的軟件和方法
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)軟件介紹
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)方法介紹
    2.2 石墨烯作為電荷收集層
2界面處電勢(shì)分布變化">        2.2.1 不同電荷濃度下PMN-PT/石墨烯/TiO₂界面處電勢(shì)分布變化
2界面電勢(shì)分布">        2.2.2 不同極化強(qiáng)度下PMN-PT/石墨烯/TiO₂界面電勢(shì)分布
2/電解液界面的電勢(shì)變化">        2.2.3 不同極化強(qiáng)度下,TiO₂/電解液界面的電勢(shì)變化
    2.3 金屬金作為電荷收集層
    2.4 本章小結(jié)
第三章 PMN-PT/石墨烯/二氧化鈦結(jié)構(gòu)增強(qiáng)光電催化反應(yīng)效率
    3.1 本實(shí)驗(yàn)中涉及的藥品和儀器
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)所需藥品和材料
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 制備石墨烯包覆的PMN-PT表面
        3.2.3 整體PEC器件制備
        3.2.4 光電催化測(cè)試
    3.3 器件制備及工作原理
        3.3.1 石墨烯生長(zhǎng)原理
        3.3.2 器件工作原理
    3.4 測(cè)量結(jié)果
        3.4.1 不同極化強(qiáng)度下PEC電池的輸出特性
        3.4.2 器件的穩(wěn)定性測(cè)試
        3.4.3 采用金屬電極時(shí)器件對(duì)鐵電極化的響應(yīng)
    3.5 本章小結(jié)
第四章 可同時(shí)發(fā)電并檢測(cè)液珠鹽度的摩擦納米發(fā)電機(jī)
    4.1 涉及藥品和儀器
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)所需藥品和材料
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)所需儀器
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 傳感器的制備過(guò)程
    4.3 實(shí)驗(yàn)原理
        4.3.1 PDMS表面微結(jié)構(gòu)形成的生長(zhǎng)
        4.3.2 具有微結(jié)構(gòu)PDMS的超疏水機(jī)理
        4.3.3 摩擦發(fā)電機(jī)工作原理
    4.4 自供能發(fā)電機(jī)基本電學(xué)特性的表征
    4.5 通過(guò)改變物理參數(shù)提升自供能傳感器的性能
        4.5.1 通過(guò)改變上下電極距離改變自供能傳感器的性能
        4.5.2 通過(guò)改變PDMS層厚度調(diào)控傳感器的輸出
        4.5.3 通過(guò)對(duì)PDMS表面修飾提升性能
    4.6 自供能傳感器的負(fù)載測(cè)試
    4.7 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論和展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間的研究成果
    發(fā)表論文
致謝



本文編號(hào)：2897862