硫化物复合三维石墨烯在人工光合作用分解水中的研究

发布时间：2024-04-15 23:17

　　能源在现代社会的发展中起着至关重要的作用,满足人类对可持续能源系统的需求是我们当今时代的重大科学挑战之一。作为先进的能源转换设备,人工光合(Artificial Photosynthesis,APS)作用分解水器件将在可持续能源的发展和利用中发挥重要作用。然而,这些器件的大规模应用受到光伏和水分解装置中的昂贵电催化剂的阻碍。最近的研究表明,低成本的纳米金属硫族化合物由于其独特的物理和化学性质,具有能成为能源转换和储存系统中电催化剂的很大潜力。在本论文中,我们成功合成了具有新颖形貌的金属硫族化合物,并将其和三维氮掺杂石墨烯海绵复合。将所得到的复合材料应用到人工光合作用器件中,显现出优异的分解水性能。此外,通过原位透射电子显微镜的观察,可以清楚地捕捉到金属硫化物在析氧反应中的实时结构变化,揭示了电催化剂在析氧反应中的相关机理。具体工作如下:第一,在氮掺杂三维石墨烯海绵上(Three-dimensional nitrogen-doped graphene foam,NGF)合成二维Ni_xS_y纳米墙阵列(Ni_xS_y

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-3为PEC双光电极串联电池的构造

而且无需外界施加偏压的辅助。该器件的构造简单驱动全解水反应，大大降低了能源的消耗和产氢成选择合适带隙的光吸收材料，可以使光阳极和光阴的互补，从而增加其吸收光谱的范围，提高入射光由于在双光电极体系中的光阳极和光阴极分别只作大大降低了体系对光阳极和光阴极能带结构的限制带隙（理论上光阳....

图1-4是PEC/PV串联电池的构造

进行水分解的氧化或者还原半反应，而PV器件中所来进行水分解的另一个半反应[17]。在PEC/PV串联的光电压可以为器件提供额外的偏压[18]。宽带隙的半EC的电极中，同时PEC的电极材料必须具有足够的件进一步收集太阳光。在这种装置中，PEC中的阳极原反应没有直接关....

图2-1NixSy/NGF的制备流程图

Figure2-1SchematicillustrationforthepreparationofNixSy/NGFhybrids图2-1NixSy/NGF的制备流程图2.2.4对电极的制备将10mgNixSyNW/NGF加入20mL的乙醇....

图2-2NixSyNW/NGF、纯NixSy和NGF的XRD图谱

:ERHE(V)=EAg/AgCl+0.059pH+0.197。极化曲线是通过线性扫描扫速为5mVs-1。Tafel斜率是通过拟合过电势（η）与log（J）的于两电极体系的全解水实验，其催化性能由LSV曲线表征，测试从2V至0V，扫速为5m....

本文编号：3956090