金屬硼化物助催化劑對Ta3N5光電極的光電化學分解水性能的影響.pdf

1、能源危機和環(huán)境污染是21世紀以來人類社會面臨的兩大問題，利用光電化學電池分解水制氫，將豐富的太陽能以化學能形式儲存起來是解決當前能源和環(huán)境問題的有效手段之一。光電化學分解水電池的核心部件是半導體光電極材料，通過在光電極表面修飾助催化劑可以提高光生載流子的收集效率和降低催化分解水反應過電勢，可有效提高整個光電化學電池的轉(zhuǎn)化效率。因此，探索和開發(fā)新型高效助催化劑受到廣泛關(guān)注。
　　本文以Ta3N5納米棒陣列光陽極為吸光材料，探索新型助

2、催化劑FeB、CoB和NiB對其光電化學分解水性能的影響，具體為:
　　通過連續(xù)離子層吸附與反應法，在Ta3N5納米棒陣列光電極上均勻地包覆一層CoB和FeB助催化劑，分別標記為Ta3N5-CoB和Ta3N5-FeB。在相對于可逆氫電極1.23V的電位下，Ta3N5-CoB和Ta3N5-FeB分別具有2.71 mA/cm2和2.16 mA/cm2的光電流密度值，分別是未修飾的Ta3N5光陽極電流密度的12.3倍和9.8倍，光電流起

3、始電位相比于未修飾的Ta3N5光陽極的分別負移了約300 mV和150 mV。
　　探索并設(shè)計雙助催化劑的協(xié)同效應。利用連續(xù)離子層吸附與反應法，在Ta3N5-CoB和Ta3N5-FeB光陽極表面沉積具有更高催化產(chǎn)氧活性的NiB，所得電極分別標記為Ta3N5-CoB/NiB和Ta3N5-FeB/NiB。在相對于可逆氫電極1.23 V的電位下，Ta3N5-CoB/NiB的光電流密度為3.50 mA/cm2，是未修飾的Ta3N5納米棒陣

4、列光電極光電流密度值的15.9倍，是修飾了單助催化劑Ta3N5-CoB光陽極的1.3倍，且光電流起始電位相對于未修飾的Ta3N5納米棒陣列光陽極負移約400 mV，相對于Ta3N5-CoB光陽極負移約100 mV。而對于Ta3N5-FeB/NiB光陽極，其在相對于可逆氫電極1.23 V的電位下光電流密度為4.4mA/cm2，是未修飾的Ta3N5納米棒陣列光陽極光電流密度值的20倍，是修飾了單助催化劑硼化鐵的2.0倍，光電流起始電位相對于