三种半导体催化剂光辅助电催化析氧性能调控及机理研究

发布时间：2024-03-23 23:49

　　现今报道的光电化学水裂解只能产生非常有限的光电流(大多数小于10m A cm^-2),这限制了半导体在水裂解中的实际应用。为了解决这个问题,我们设计并获得了既能保持电催化产生的高电流密度,又能有效利用太阳能的高效光辅助电催化析氧反应(OER)催化剂。OER缓慢的动力学是水裂解的瓶颈,OER动力学的改善对产生清洁能源具有非常重要的意义。光辅助电催化剂以电催化为主导,光照为辅助实现了OER动力学的有效提升。半导体(WO₃、C₃N₄和MoS₂)由于存在带隙,分别为2.60 e V、2.67 e V和1.85 e V,能够吸收光子,转化成可移动的光生电荷(电子和空穴),这个过程能够加快反应动力学过程,光生空穴也因具有氧化能力而提升OER活性。但是半导体(WO₃、C₃N₄和MoS₂)自身的电荷分离效率低,不能高效地利用太阳光。因此,我们通过构建异质结、复合助催化剂去提高光生电荷分离效率。通过这些方法,我...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1光激发电荷引发的水裂解原理图

西北大学硕士学位论文2V更正[18]。由于表面极化现象、能带弯曲和电荷迁移等造成的能量损失，光电极材料的带隙宽度一般需要大于1.7eV[19]。此外，为了能有效地利用可见光区（占了太阳能的42.5%）的太阳能，需要半导体的带隙小于2.5eV，因为过大会趋向紫外区的吸收[19]。此....

图2.4（a）WO的TEM图像

西北大学硕士学位论文2226.4o出现了CNTs的（002）晶面的衍射峰。而CF/WS/CNTs中，除了CF和CNTs之外，还有SnSe2和WO3的衍射峰。在30.9o、40.3o和47.9o对应SnSe2的（101）、（102）和（110）晶面，其属于六角晶系。在图2.5b的H....

图2.7（a）WS的XRD曲线

西北大学硕士学位论文24Figure2.7(a)XRDpatternsofWS.(b)HRTEMimaginesofWS.TheXPSspectraofW4f(c),Sn3d(d),Se3d(e)andO1s(f)forWO3andWS.图2.7（a）WS的XRD曲线。（b）WS....

图2.11CF/WS/CNTs、CF/CNTs和CF的XPS谱图

西北大学硕士学位论文30OER反应的进行。结合光谱表证结论，CNTs和CF不会影响WS对光的吸收，但能有效促进光生电荷的分离。因此，受光之后WS的快速电荷分离和传递极大地促进了CF中电子向CNTs的移动。Figure2.11XPSpatternsofCF/WS/CNTs,CF/C....

本文编号：3936653