光電化學(xué)（PEC）水解是解決能源短缺的有效手段之一。理論研究發(fā)現(xiàn)氧化鐵（α-Fe₂O₃）是理想的PEC水解轉(zhuǎn)化材料。但實際操作中,氧化鐵并未表現(xiàn)出應(yīng)有的完美性能,這由其本身多種固有的缺陷所致,如空穴擴散距離短、空穴在氧化鐵/電解液界面處傳輸電阻大。為此,開展了以下工作:（1）通過陽極氧化法在A3碳鋼上制備氧化鐵納米管光陽極,并用L-半胱氨酸進行表面修飾來增強其PEC水解。分析發(fā)現(xiàn),L-半胱氨酸提升氧化鐵表面穩(wěn)定性、降低界面電阻并促進空穴轉(zhuǎn)移。（2）通過控制沉積時間來優(yōu)化在FTO上電沉積出的氧化鐵薄膜光陽極,再用光助電沉積法使NiOOH沉積在其表面來增強PEC水解。分析發(fā)現(xiàn),NiOOH覆蓋在Fe₂O₃表面構(gòu)成的p-n異質(zhì)結(jié)可加劇能帶彎曲并促進載流子轉(zhuǎn)移。（3）通過水熱法合成出氧化鐵納米棒光陽極,并用第二步短時間高溫退火來增強其PEC水解。結(jié)果表明高溫退火使FTO中的Sn元素擴散到氧化鐵中,加速電子傳導(dǎo),同時高溫退火也使光陽極表面潤濕性變好,使得電解質(zhì)更易與光陽極表面的活性位點相接觸。本工作中三種不同微... 

【文章來源】：中國石油大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

全球能源貿(mào)易平衡圖

圖 1.2 新能源的發(fā)展演變圖Fig. 1.2 Evolution of energy supply in the Energy Scenario地球上所有能量均來自太陽能，所以新能源的開發(fā)必然也離不開太陽能此外，地球上豐富的海水資源又可視為 H2廉價的生產(chǎn)原料。因此通過人用的方法，即光電化學(xué)（photoelectrochemical，簡寫 PEC）水解（也稱分解水續(xù)性地制備氫氣。同時，2016 年在美國能源部（U.S. Department of Ener

圖 1.3 PEC 水解過程示意圖Fig. 1.3 Schematic illustration of PEC water splitting3 半導(dǎo)體光陽極材料的選擇水解作為典型吸熱反應(yīng)，該過程中的每個水分子均需吸收 1.23 eV 的能量[總反應(yīng)見式 1.1，堿性環(huán)境下陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)分別見式 1.2 和式 1.3：→↑↑222OH21H O E0= 1.23 eV （1→↑2-22H O+2e2OH+H0 V vs. NHE （1→↑22-4O H-4e2HO+O1.23 V vs. RHE （1由于 1.23 eV 的分解能量較小，所以理論上只要外加較小的電壓，就可源源地產(chǎn)生氫氣與氧氣。但是，動力學(xué)分析可知該陽極過程涉及 4 電子轉(zhuǎn)移，而

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]納米晶二氧化鈦及其復(fù)合物的制備和光電性質(zhì)研究[D]. 謝超飛.河南大學(xué) 2009
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本文編號：3426907