基于NiFe非贵金属催化剂的光解水Si光阳极研究

发布时间：2025-05-11 01:07

　　近年来,化石能源的过度使用和由此带来的环境问题日趋严重。太阳能驱动的光电化学(PEC)分解水被广泛认为是最具潜力的解决途径之一。PEC分解水包括光阳极上的析氧反应(OER)和光阴极上的析氢反应(HER)两个半反应。其中,析氧反应由于涉及复杂的四电子过程,反应动力学缓慢,成为影响PEC分解水性能的关键所在。在目前广泛研究的半导体光阳极材料中,硅(Si)具有储量丰富、合适的能带结构和优异的载流子传输等优势,受到众多研究者的关注。目前,Si作为光阳极用于PEC分解水,仍然存在易被腐蚀、表面析氧反应动力学缓慢以及总体效率低等问题。本论文在Si表面制备Ni/NiOx保护层的基础上,电沉积纳米多孔NiFe氧硫化物,通过OER反应脱硫,但继承了纳米多孔表面微结构,得到多孔NiFe氢氧化物OER催化剂,从而获得了高效且稳定的Si光阳极。具体研究内容及结果如下:首先,通过电子束热蒸发的方法在n+pp+-Si片的p+侧沉积10nm厚的Ni薄层保护层,使Si免受腐蚀。Ni表面在溶液中被活化后,表面氧化形成NiOx。Ni/NiOx的作用一是保护Si表面,二是连接Si基底与催化剂,促进空穴向催化剂转移。随后在其表...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１三种ＰＥＣ电解池：（ａ）?ｎ型半导体光阳极，（ｂ）?ｐ型半导体光阴极，??

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图１－２?ｐＨ?＝?０时，各种半导体的水分解电位以及能带位置「Ｉ

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图１－３几种已报道的Ｓｉ光阳极的能量转换效率对比

第一章?基于ＮｉＦｅ非贵金属催化剂的光解水Ｓｉ光阳极研宄??近年来，随着研宄人员的不懈努力，通过对以下几个方面不断的完善与改进，Ｓｉ??光阳极的效率得到了显著的提升：??（１）在硅表面构建微纳结构，或镀氮化硅等减反膜。对于Ｓｉ这样的半导体材料，??形貌结构对其性能有较大影响。在平....

图１－５由ＮｉＦｅ二硒化物转化得到的ＮｉＦｅ氧化物催化剂的Ｉ＇?（ａ）极化曲线；??（ｂ）各元素的ＥＤＳ谱图；（ｃ）髙分辨率ＸＰＳ谱图

ＥＲ催化活性后??发现ＮｉＦｅ氢氧化物具有最优的ＯＥＲ性能［４６］。Ｙａｎｇ等人通过简单的电沉积方法，制??备了超薄ＮｉＦｅ层状双金属氢氧化物纳米片，结果展现出优异的催化活性、很低的过??电位以及更好的稳定性［４７］。??最近的研宄表明，此类氢氧化物可以由金属磷化物、硫化物或硒化....

本文编号：4044607