自從上世紀70年代Fujishma和Honda第一次發(fā)現(xiàn)光催化分解水制氫現(xiàn)象以來,利用氫能這一理想的清潔能源替代化石燃料就引發(fā)人們的廣泛關注。通過光電化學分解水制氫技術可以實現(xiàn)將可再生的太陽能轉換為氫能儲存使用。自此后,尋找和制備穩(wěn)定高效、無毒無污染的半導體光電極材料成為光電催化研究的重點。在光陽極表面引入電催化劑是促進光陽極表面氧化反應的有效途徑。在電解水的催化劑選擇上面,傳統(tǒng)上認為良好的電導率是一個典型的參考標準,催化劑的導電率越高,催化劑的性能越好。Ni基和Co基電催化劑因其催化活性高、化學穩(wěn)定性好、毒性低而廣泛應用于電解水。Bi系氧化物材料光學帶隙較低,有利于可見光的吸收被普遍用于光催化。本論文主要以金紅石相的TiO2為襯底,分別復合電催化劑Ni(OH)2、Co(OH)2和具有鐵電性的鈣鈦礦材料BiFeO3(BFO)進行改性。在光吸收和光生載流子分離率方面,復合半導體材料均展現(xiàn)出明顯的提升。對本論文的主要研究內容概括如下:(1)通過溶膠-凝膠旋涂法制備了 TiO2薄膜,控制旋涂的次數(shù)和轉速得到均勻平滑的納米薄膜。我們在TiO2薄膜表面通過電沉積方法合成Ni(OH)2電催化劑,并...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景概述
        1.1.1 水的分解
        1.1.2 光催化分解水
        1.1.3 光電催化分解水
    1.2 半導體光電化學分解水制氫的概述
        1.2.1 半導體光電化學分解水制氫的原理
        1.2.2 光電化學電池對電極材料的要求
    1.3 半導體光電極光電化學性能研究方向
        1.3.1 納米結構和形態(tài)控制
        1.3.2 元素摻雜
        1.3.3 構建異質結
        1.3.4 表面處理
    1.4 本文的研究思路和主要內容
第二章 實驗材料與研究方法
    2.1 實驗藥品與儀器
        2.1.1 實驗藥品
        2.1.2 儀器設備
    2.2 光電極材料的制備方法
        2.2.1 溶膠凝膠法
        2.2.2 電沉積法
    2.3 材料形貌結構表征方法
        2.3.1 X射線衍射(XRD)
        2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.4 X射線光電子能譜(XPS)
        2.3.5 光致熒光光譜(PL)
        2.3.6 光電化學性能測試(PEC)
第三章 TiO₂/Ni(OH)₂復合光陽極的光電化學性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 TiO₂ film的合成
        3.2.2 Ni(OH)₂薄膜的制備
    3.3 結果與討論
        3.3.1 TiO₂/Ni(OH)₂的基本表征
        3.3.2 TiO₂/Ni(OH)₂的PEC性能測試
    3.4 本章小結
第四章 Co(OH)₂復合TiO₂光陽極的光電化學性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 TiO₂ film的合成
        4.2.2 TiO₂ film/Co(OH)₂光陽極的制備
    4.3 結果與討論
        4.3.1 基本表征
        4.3.2 電化學測試結果分析
    4.4 本章小結
第五章 BiFeO₃復合TiO₂光陽極的光電化學性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 TiO₂ film的合成
        5.2.2 BFO薄膜的合成
        5.2.3 BFO/TiO₂的正、反向極化
    5.3 結果與討論
        5.3.1 BFO/TiO₂的基本表征
        5.3.2 電化學測試結果分析
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
參考文獻
致謝
附錄



本文編號：3736466