光電化學(xué)電池TiO-,2-基電極材料性能的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、氫能被廣泛認(rèn)為是未來(lái)最理想的潔凈能源.太陽(yáng)能分解水制氫被認(rèn)為是一種最具有前景的制氫方法.光電化學(xué)電池具有無(wú)副產(chǎn)物、對(duì)環(huán)境安全、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)產(chǎn)物不需要再分離等優(yōu)勢(shì),被認(rèn)為是最有前途的太陽(yáng)能制氫技術(shù)之一.TiO<,2>被公認(rèn)為是最適合的光陽(yáng)極材料,但其3.2eV的禁帶寬度使太陽(yáng)能利用效率低,阻礙了光電化學(xué)電池技術(shù)的應(yīng)用.通過(guò)向TiO<,2>中摻雜離子形成固溶體結(jié)構(gòu),可以改善TiO<,2>光吸收性能,提高太陽(yáng)能利用效率,推進(jìn)光電化學(xué)電池的實(shí)

2、用化.該文在闡述了光電化學(xué)電池工作原理及存在的問(wèn)題的基礎(chǔ)上,建立了一套完整的光電化學(xué)電池系統(tǒng),并結(jié)合XRD、TEM、吸收光譜等測(cè)試手段,對(duì)光陽(yáng)極材料性能進(jìn)行了研究.該文首先對(duì)純TiO<,2>的性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:在短波區(qū),銳鈦礦TiO<,2>具有很強(qiáng)的光響應(yīng),但在長(zhǎng)波區(qū)光響應(yīng)很弱;光電極TiO<,2>膜層膜厚均勻;光電極TiO2膜層的厚度對(duì)于光電壓有很大的影響.針對(duì)TiO<,2>太陽(yáng)能利用效率低的問(wèn)題,該文利用溶膠--凝膠法合成了

3、Ti<,1-x>Fe<,x>O<,2>和Ti<,1-x>V<,x>O<,2>固溶體并對(duì)其性能進(jìn)行了研究,通過(guò)與純TiO<,2>電極性能進(jìn)行比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn):在熱處理溫度為500℃時(shí),向TiO<,2>中摻雜Fe或V,當(dāng)Fe的含量小于等于3％,V的含量小于等于7%時(shí),能夠形成均勻的固溶體結(jié)構(gòu),導(dǎo)致材料在長(zhǎng)波區(qū)的光吸收性能增強(qiáng),且含量越高增強(qiáng)程度越大,而光電極工作電壓會(huì)隨著摻雜離子含量的增加而降低;當(dāng)Fe含量大于3%,V含量大于7%時(shí),無(wú)法全部