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学科主题化学工程
基于TiO2光阳极的光电解池结构与性能的研究
李永坤
2013-09-10
导师俞红梅
专业化学工程
授予单位中国科学院研究生院
学位博士
英文摘要本论文主要针对光电解池的结构与性能进行研究。 首先,制备了形貌可控的TiO2纳米管阵列。重点考察了纳米带/线嵌段复合结构及纳米泡沫的形成机理,并给出了TiO2纳米管结构随氧化电压和时间的变化曲线。当电解质溶液中水含量低于2 wt%时,纳米管表面产生纳米带/线嵌段复合结构;而水含量大于80 wt%,最终得到TiO2纳米泡沫结构;当水含量介于二者之间时,生长出的纳米管排列规整有序,并具有良好的光催化性能。 其次,设计出新型的光电解池结构,首次应用聚合物阴离子交换膜作为光电解池隔膜,使产生的气体能够在线分离。研究发现,450 ℃焙烧后的TiO2具有最好的光催化性能,光电解水过程中光电流密度可以达到1.55 mA/cm2(0.6V vs. NHE),对应的H2生成速率为0.57 ml/h cm2。 然后,在导电玻璃表面预沉积Au纳米颗粒,首次制备出了Au量子点对TiO2纳米棒表面及底部共同修饰的Au/TiO2NRs/Au光电极。可见光下光电流密度为45 μA/cm2(0.2 V vs. SCE),为纯TiO2的6倍。说明FTO表面预先沉积Au纳米粒子能够显著的提高TiO2NRs的光催化性能。 最后,制备了Au表面修饰的Sn掺杂TiO2复合半导体材料。M-S测试结果表明Sn-TiO2NRs为n型半导体材料,其施主浓度为1017量级,较纯TiO2NRs 提高了33倍。Sn-TiO2NRs表面电沉积Au后,其光电流密度为71μA/cm2,为纯TiO2NRs的10倍,在可见光下产氢率可以达到0.13%。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/116850
专题中国科学院大连化学物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
李永坤. 基于TiO2光阳极的光电解池结构与性能的研究[D]. 中国科学院研究生院,2013.
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