鐵電極化調(diào)制的BiFeO3薄膜光電化學(xué)性能研究.pdf

1、光電化學(xué)（photoelectrochemical，PEC）或光催化分解水產(chǎn)氫的研究是解決能源和環(huán)境問(wèn)題的有效手段之一。目前光電化學(xué)系統(tǒng)中最常用的半導(dǎo)體材料仍然是二元金屬氧化物，如 TiO2和 ZnO等，但由于這些材料的光學(xué)帶隙較大只能被紫外光激發(fā)，因此限制了其在實(shí)際中的應(yīng)用。BiFeO3（BFO）是一種眾所周知的單相多鐵性材料，存在較強(qiáng)的鐵電性能，且具有較小的光學(xué)帶隙（2.1~2.8 eV）。已有一些研究小組制備出納米結(jié)構(gòu)的BFO粉末

2、來(lái)研究其光電化學(xué)性能，但是粉末樣品中很難研究鐵電極化對(duì)BFO光電化學(xué)性能影響。BFO多晶薄膜因制備成本相對(duì)低廉、制備工藝簡(jiǎn)單適合于實(shí)際應(yīng)用，更為重要的是它可以用來(lái)研究鐵電極化與光電化學(xué)性能的關(guān)系，而這種研究在以往的文獻(xiàn)報(bào)道中還比較少。此外BFO多晶薄膜缺陷相對(duì)較多，所產(chǎn)生的光生電子-空穴復(fù)合速率較快，降低了其光電化學(xué)性能，因此如何提高BFO多晶薄膜的光電化學(xué)性能也是亟待解決的問(wèn)題在本論文中我們主要開(kāi)展了以下兩個(gè)工作：
　?。?）A

3、g/BFO薄膜光電極的制備及其光電化學(xué)性能研究
　　我們首先采用溶膠凝膠法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)基片上生長(zhǎng)了BFO多晶薄膜。研究了不同Bi濃度和后退火溫度下BFO薄膜的微結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上研究厚度對(duì)薄膜微結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能以及光電化學(xué)性能的影響，得到BFO多晶薄膜適合的制備工藝。隨后研究了鐵電極化對(duì)BFO薄膜光電化學(xué)性能的影響。最后通過(guò)恒定電壓脈沖沉積法在 BFO薄膜表面修飾適量的 Ag納米顆粒，提升了復(fù)合體系的光電化

4、學(xué)性能。其中15 s-Ag/BFO薄膜的光電流密度是純BFO薄膜光電極的兩倍。我們認(rèn)為這主要是來(lái)自于Ag納米顆粒局域表面等離激元共振效應(yīng)，以及金屬/半導(dǎo)體界面處形成的肖特基勢(shì)壘。這部分工作已發(fā)表在Applied Physics Letters,2016,108,022902。
　　（2）還原氧化石墨烯/BFO薄膜光電極的制備及其光電化學(xué)性能研究。
　　我們首先采用化學(xué)方法還原石墨烯制備出還原氧化石墨烯（RGO），然后將之與B