光解水用稀土摻雜TiO-,2-半導體電極的研究.pdf

1、世界經濟的快速發(fā)展，使能源問題成為制約經濟發(fā)展和社會進步的主要障礙。氫能作為二次能源，是一種最理想的無污染的綠色能源。直接利用太陽能光解水制氫是未來解決世界能源危機的有效途徑之一，目前，國內外均十分重視該領域的研究。 本文以溶膠-凝膠法制備了稀土(Eu、Nd、Sm、Pr、La、Dy)摻雜及稀土、鐵共摻雜納米TiO2光解水半導體電極。采用單因素實驗確定了各電極的最佳制備條件，采用XRD、TG-DTA、UV-Vis、電化學分析等檢測

2、手段對電極的性能進行了表征，分析了各因素對電極光電壓的影響。 稀土摻雜TiO2的最佳制備工藝條件為：釤摻雜量為x(Sm)=0.05％、燒結溫度650℃、燒結時間30min、涂膜轉速1500r/min、涂膜層數(shù)3層、溶膠粘度2.68Pa·s；其它元素，摻雜量為x(RE)=0.05％、燒結溫度700℃、燒結時間30min、涂膜轉速1500r/min、涂膜層數(shù)3層、溶膠粘度2.68Pa·s。稀土和鐵共摻雜的最佳鐵摻雜量分別是0.1％、

3、0.1％、0.5％、0.1％、0.5％。 在最佳制備條件下，稀土摻雜及稀土、鐵共摻雜的納米TiO2薄膜是由銳鈦礦相和金紅石相混晶組成，并且金紅石相占比例較大。稀土和鐵的摻雜提高了TiO2由銳鈦礦相向金紅石相轉變的相變溫度。稀土(Eu、Nd、Sm、Pr、La、Dy)摻雜TiO2電極的最大光電壓分別為0.789V、0.741V、0.739V、0.765V、0.746V、0.752V。稀土、鐵共摻雜納米TiO2電極的光電壓分別為為0.

4、655V、0.652V、0.662V、0.632V、0.625V。稀土摻雜TiO2電極的光電流最高可達500μA，是純TiO2光電流的500倍。；Eu2O3-Fe2O3-TiO2電極的光電流也達到40μA。 除了La2O3-TiO2的吸光范圍及吸光度較純TiO2沒有明顯的提高外，其它稀土元素摻雜TiO2對光輻射的吸收都有了提高；Eu2O3-Fe2O3-TiO2催化劑的吸光范圍及吸光度比純TiO2顯著提高。 綜合稀土摻雜的