导　　师： 黄洪

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： α-FeO化学性质稳定、无毒、来源丰富、价格低廉,是一种备受关注的光电催化分解水材料。然而,α-FeO纳米材料的导电性、光生空穴扩散路程短(2-4 nm)、光电极表面水分子氧化反应速率均不理想,这些限制因素的存在导致其光电转化效率(STH)偏低。因此,对α-FeO纳米材料进行修饰和改性从而提高其光电催化活性的研究已经成为了当前光电催化分解水领域的研究热点之一。本论文针对纳米α-FeO光电极的上述缺点,通过元素掺杂,形貌控制、构筑异质结构建和元素掺杂等改性修饰方法提高其光电化学性能。具体的研究工作如下:(1)以TiCl作为Ti源,采用水热法合成Ti掺杂的α-FeO纳米棒阵列。研究Ti的掺杂量改变对FeO光电极的形貌及光电性能影响。电化学交流阻抗谱(EIS)的结果表明,在Ti的掺杂α-FeO纳米棒阵列中,光生空穴可以有效地从α-FeO的价带转移到电解质中。Ti的掺杂α-FeO光电化学性能的提高主要是由于形貌的调控,载流子浓度提高和光生电子-空穴复合率减小。实验表明当TiCl的添加量为10μL时,所制备的光电极具有最优的光电化学性能,并且其结构有利于电荷传递。(2)为了提高FeO光电极的电荷分离效率和电荷传输效率,本研究构建了一种新型的三元复合FeOOH/CdS/Ti-FeO光电极。CdS可与Ti-FeO形成异质化结构,能带结构位置可以互相匹配,有助于提高光生空穴-电子的分离效率;采用简单浸渍法,在CdS/Ti-FeO异质结结构表面形成了超薄的FeOOH包覆层。FeOOH助催化剂既能提高析氧反应速率,又能减少表面电荷复合;研究结果表明,在CdS和FeOOH的协同作用下,加快了电荷转移,光电流起始电压出现负移,光电化学性能得到了显著地提高。

关 键 词： 纳米棒 掺杂 异质结 助催化剂 光电催化

领　　域： []