將太陽能轉(zhuǎn)換為清潔和可再生的能源是解決環(huán)境污染和應(yīng)對能源危機的理想途徑之一,而光電化學(xué)分解水制氫是一種可以直接將太陽能轉(zhuǎn)化為氫能的技術(shù)。氧化銅(CuO)作為一種窄帶隙的p型半導(dǎo)體,因其成本低廉、制備簡單、儲量豐富、理論光電流值高等優(yōu)點被認為是理想的光電極材料。然而CuO光電極在水溶液中較低的載流子遷移率和較差的穩(wěn)定性嚴重限制了其在光電化學(xué)(PEC)分解水領(lǐng)域中的應(yīng)用。本文首先通過電化學(xué)沉積和退火處理在ITO導(dǎo)電基底上制備了CuO光電極,研究了CuO光電極在PEC分解水應(yīng)用中的光電催化活性和穩(wěn)定性。隨后針對CuO光電極在PEC分解水應(yīng)用中產(chǎn)生光腐蝕的原因,分別采用了貴金屬助催化劑Pt和非貴金屬化合物助催化劑MoS₂對CuO光電極進行改性和修飾,成功制備了高性能的CuO/Pt和CuO/MoS₂復(fù)合光電極,并探究了CuO/Pt和CuO/MoS₂復(fù)合光電極在PEC分解水應(yīng)用中光電催化活性和光腐蝕穩(wěn)定性提高的原因。結(jié)果表明,CuO光電極在PEC分解水中的光腐蝕主要是因為CuO光電極中的光生電子會將自身的Cu²⁺

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光電化學(xué)分解水的機理
        1.2.1 光電化學(xué)分解水的基本原理
        1.2.2 半導(dǎo)體光電極的類型
    1.3 光電極材料的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 光陽極材料的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 光陰極材料的研究現(xiàn)狀
    1.4 CuO的研究進展
        1.4.1 CuO的基本性質(zhì)
        1.4.2 CuO的制備方法
    1.5 CuO光電極光電催化活性的改性
        1.5.1 元素摻雜
        1.5.2 構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)
        1.5.3 表面改性
    1.6 課題的提出
第2章 原材料與實驗方法
    2.1 化學(xué)試劑
    2.2 實驗儀器設(shè)備
    2.3 實驗過程
        2.3.1 實驗方案設(shè)計
        2.3.2 實驗內(nèi)容及步驟
    2.4 基本表征方法
        2.4.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.4.2 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
        2.4.3 透射電子顯微鏡分析(TEM)
        2.4.4 X射線光電子能譜(XPS)
        2.4.5 紫外可見吸收光譜分析(UV-Vis)
        2.4.6 表面光電壓分析(SPV)
        2.4.7 光電化學(xué)性能測試(PEC)
第3章 CuO光電極光電催化活性及穩(wěn)定性研究
    3.1 引言
    3.2 CuO光電極光電催化活性研究
        3.2.1 不同沉積時間的CuO薄膜的的形貌及物相表征
        3.2.2 CuO光電極的光電化學(xué)性能
    3.3 本章小結(jié)
第4章 Pt和MoS₂對CuO光電極的改性作用研究
    4.1 引言
    4.2 CuO/Pt復(fù)合光電極的構(gòu)筑及其光電化學(xué)性能研究
        4.2.1 CuO/Pt復(fù)合光電極的形貌及物相表征
        4.2.2 CuO/Pt復(fù)合光電極的光電化學(xué)性能
    4.3 CuO/MoS₂復(fù)合光電極的構(gòu)筑及其光電化學(xué)性能研究
        4.3.1 CuO/MoS₂復(fù)合光電極的形貌及物相表征
        4.3.2 CuO/MoS₂復(fù)合光電極的光電化學(xué)性能
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表論文和申請專利情況說明
致謝



本文編號：3848416