磷酸鹽對α-Fe2O3納米棒表面的修飾及光解水制氫研究.pdf

1、α-Fe2O3是研究光解水催化材料的熱點材料之一。赤鐵礦(α-Fe2O3)由于其含量豐富、低成本、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、較窄的帶能量1.9-2.2eV，已經(jīng)受到了相當(dāng)大的關(guān)注。然而，赤鐵礦作為光催化分解水的陽極，由于其激發(fā)態(tài)壽命短(1ps)和電荷擴(kuò)散路徑短(2-4nm)，限制了其電荷分離和收集效率，從而限制光解水效率，因此對材料進(jìn)行修飾和摻雜、以及形貌的控制，對于提高α-Fe2O3的光學(xué)性質(zhì)有重要的意義。
　　本論文采用水熱合成法，通

2、過對薄膜進(jìn)行表面修飾和改性，改變α-Fe2O3表面形貌，從而提高了其光電催化性能。
　　以FeCl3為前驅(qū)體，采用水熱方法合成了三種不同磷酸鹽修飾α-Fe2O3薄膜。通過考察水熱溫度、水熱反應(yīng)時間、濃度和pH值的影響，確定了合成三種磷酸鹽（Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4）修飾α-Fe2O3薄膜的最佳反應(yīng)條件。實驗發(fā)現(xiàn)FeOOH浸泡在NaH2PO4（弱酸）溶液中，100℃水熱反應(yīng)2h，光電流密度最佳，達(dá)到0.810mA

3、cm-2。為了進(jìn)一步了解薄膜性質(zhì)，對Fe2O3/NaH2PO4-2h薄膜進(jìn)行XRD、SEM、XPS、IPCE等多種表征，結(jié)果表明Fe2O3/Na H2PO4-2h薄膜結(jié)晶度最好，具有比較好納米塊結(jié)構(gòu)，表面磷元素的含量最高，負(fù)靜電場作用強(qiáng)，可以更有效的促進(jìn)空穴的傳輸，進(jìn)而降低了電子-空穴的復(fù)合幾率，提高光電流密度。
　　在前期工作的基礎(chǔ)上，對薄膜進(jìn)行金屬摻雜，以增加其導(dǎo)電性。實驗發(fā)現(xiàn)FeOOH薄膜浸泡在2.5mMAgNO3和250m