納米α相三氧化二鐵光解水制氫研究.pdf

1、納米ɑ-Fe2O3是目前新型光解水材料的研究熱點之一。與其它光解水材料相比，ɑ-Fe2O3具有儲量豐富、價格便宜、穩(wěn)定性好和帶隙寬度合適的優(yōu)點。但是，納米ɑ-Fe2O3也存在眾多的缺點，如導(dǎo)電性差，空穴平均自由程短（約2-4 nm）等，從而嚴(yán)重限制了其光解水效率，使其在現(xiàn)階段還不能投入到大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用中。因此，對納米ɑ-Fe2O3材料進行修飾和改性，從而使其具有更高的光催化性能，在能源領(lǐng)域具有十分重要的研究意義。
　　本論文利用

2、了不同的制備方法合成了ɑ-Fe2O3納米材料，并對其進行了修飾與改性，提高了其光電催化性能，從而為下一步制備出具有商業(yè)應(yīng)用前景的納米ɑ-Fe2O3光解水材料奠定了基礎(chǔ)。
　　在論文第二章中，我們首先利用水熱法制備了Ti摻雜的納米ɑ-Fe2O3并考察了其光電分解水的性能。實驗結(jié)果表明，Ti摻雜可以有效地提高納米α-Fe2O3的光電分解水性能。在外加偏壓為1.23 V vs.時，Ti摻雜納米ɑ-Fe2O3樣品的光電流密度達(dá)到了1.91

3、 mA/cm2，是未摻雜樣品在該電壓處光電流密度的2倍多。通過SEM和XPS的表征發(fā)現(xiàn)，Ti摻雜改變了納米ɑ-Fe2O3的形貌和電子結(jié)構(gòu)，增大了其比表面積和載流子的濃度，從而提高了納米ɑ-Fe2O3對太陽光的吸收利用率和本身的導(dǎo)電性，最終使其光解水的性能得以提高。
　　不同的制備方法對納米ɑ-Fe2O3的光解水性能也會有很大影響。在第三章中，我們利用非常簡單的加熱熱分解方法制備了碳包覆的納米ɑ-Fe2O3。在光解水性能測試中，碳包

4、覆的納米ɑ-Fe2O3具有相對較好的光電催化性能，在1.23V電壓處其光生電流密度值為2.1 mA/cm2，是同樣辦法制備但沒有碳覆蓋的ɑ-Fe2O3樣品在該電壓處光電流密度值的4倍多。我們對其進行原因分析后認(rèn)為，表面碳包覆層阻止了納米ɑ-Fe2O3的深層次氧化，具有更多的氧空穴和更大的載流子濃度，從而使其導(dǎo)電性和光解水性能都得以提高。該制備方法獲得了較高的光電流，為下一步的修飾與改性奠定了基礎(chǔ)，從而可能得到具有更高光電催化性能的納米ɑ