CeO2基納米復(fù)合材料的電化學(xué)構(gòu)筑及其光電化學(xué)性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體金屬氧化物利用太陽(yáng)能通過(guò)光電化學(xué)分解水制氫，是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能進(jìn)而解決能源和環(huán)境問(wèn)題的一種最具前景的方法。CeO2是一種重要的半導(dǎo)體光電極材料，一維納米管陣列因?yàn)槠涠ㄏ蚍植?、?guī)則有序和較大的比表面積而具備較好的光吸收性能、電子傳輸性能和光生電子空穴分離能力，作為光電極材料可以有效地應(yīng)用于光電化學(xué)分解水制氫。隨著研宄的不斷深入，已由單一組分的制備及性能研宄拓展到多組分復(fù)合體系的探索。本論文以CeO2基復(fù)合納米材料為研究對(duì)象，利用

2、電化學(xué)沉積法，成功制備了三元CeO2@Ag@CdS納米管陣列，三元CeO2@Ag@CdSe納米管陣列，此外還制備了四元復(fù)合材料CdSe/CdS/ApCeO2納米管陣列，并通過(guò)X-射線能譜(EDS)、X-射線衍射(XRD)、熒光分光光度計(jì)(PL)、透射電鏡(TEM)、紫外-可見(jiàn)光譜(UV-Vis)和掃描電鏡(SEM)等手段對(duì)所得樣品進(jìn)行了系統(tǒng)表征，深入探宄了他們?cè)诠怆娀瘜W(xué)分解水方面的應(yīng)用及其光電化學(xué)性能機(jī)理。具體如下：
　　1.以硝

3、酸鈰(Ce(N03)3+6H20)、氯化鉻(CdC)、硫脲等為原料，采用簡(jiǎn)便的電化學(xué)沉積法在導(dǎo)電玻璃FTO基片上合成了Ce02，Ce02@Ag，Ce02@CdS以及CeO2@Ag@CdS納米管陣列復(fù)合材料，并系統(tǒng)表征了所得的樣品。在300W氙燈照射下考察了產(chǎn)物(Ce02，CeO2@AgCe02@CdS以及Ce02@Ag@CdS)的光電化學(xué)性能。CeO2@Ag@CdS納米棒陣列在偏壓為-0.2V(vs.Ag/AgCl)時(shí)，能夠產(chǎn)生較髙光生

4、電流2.14mAcm2，該光生電流分別是雙組分系統(tǒng)CeO2@CdS(0.879mAcm-2)和CeO2@Ag(0.218mAcm-2)的2.4和9.8倍。CeO2@Ag@CdS具有較強(qiáng)的光穩(wěn)定性能，且在360nm光線下的光電轉(zhuǎn)換效率能夠達(dá)到69％。此外，我們研宄了CeO2@Ag@CdS的光電化學(xué)性能增強(qiáng)的機(jī)理，發(fā)現(xiàn)Ag納米粒子附著在窄禁帶半導(dǎo)體與過(guò)渡金屬氧化物之間，能夠提髙該材料的光吸收性能，同時(shí)可以抑制光生載流子的復(fù)合。
　　2

5、.采用電化學(xué)沉積法在FTO上合成了光電性能優(yōu)異的三元復(fù)合材料CeO2@Ag@CdSe納米管陣列，通過(guò)系列表征方法對(duì)其進(jìn)行表征，通過(guò)電化學(xué)工作站考察了其光電化學(xué)性能，并討論了Ag的含量對(duì)復(fù)合材料的光電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：三元復(fù)合材料CeO2@Ag@CdSe納米管陣列具有較強(qiáng)的光穩(wěn)定性能，較高的光吸收性能，且光電化學(xué)性能高，在偏壓為-0.2V(vs.Ag/AgCl)時(shí)，光生電流達(dá)到3.92mAcm2。
　　3.首次通過(guò)髙效電化學(xué)