三維ATO反蛋白石復合結(jié)構(gòu)的制備及光電化學性能研究.pdf

1、能源危機和環(huán)境污染已經(jīng)成為制約經(jīng)濟發(fā)展的兩大嚴峻問題。光電化學池利用太陽能將水分解制備氫氣是一種綠色環(huán)保的制氫方法。一些半導體材料，例如TiO2、Fe2O3、BiVO4都已經(jīng)被用作光陽極材料用于光解水制氫。但這些半導體材料存在載流子擴散距離短、導電性差、光吸收率不高等問題，降低了其光電轉(zhuǎn)化效率。基于此，本文制備了Sb摻雜SnO2的三維ATO反蛋白石結(jié)構(gòu)，并將其作為導電骨架與Fe2O3、TiO2半導體材料復合，研究了這兩種復合結(jié)構(gòu)的光電化

2、學性質(zhì)，以及ATO反蛋白石骨架對于提升材料光電化學性能的作用與機理。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用無皂乳液聚合法制備了不同粒徑的聚苯乙烯微球（PS球），并通過垂直沉降法將PS球自組裝成三維膠體晶體，再通過溶膠-凝膠法制備了三維ATO反蛋白石結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明制備的PS球粒徑均一、分散性良好;組裝的膠體晶體是有序的面心立方結(jié)構(gòu)(fcc)，缺陷較少;三維ATO反蛋白石結(jié)構(gòu)是一種大孔陣列結(jié)構(gòu)。
　　(2)以三維ATO反蛋白石為模板

3、，通過水熱合成法成功制備了3D ATO/Fe2O3復合結(jié)構(gòu)。探究了三維ATO模板中Sb摻雜量、PS球粒徑大小、模板厚度對光電化學性質(zhì)的影響。實驗結(jié)果表明:①三維ATO在體系中起到的作用主要有兩個，一是ATO作為導電骨架，有利于電子的快速傳遞，提高了光電轉(zhuǎn)化效率;二是三維大孔結(jié)構(gòu)有巨大的比表面積提供了更多的活性位點，同時提高了對光的利用率。②Sb摻雜量對復合結(jié)構(gòu)的光電流性能有較大影響，當Sb摻雜量為25％時，3D ATO/Fe2O3復合結(jié)