氧化亚铜光电阴极用于光电催化分解水的研究

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光催化能够将太阳能转化为可直接利用的化学能，在解决能源危机与环境污染等方面显出广阔的应用前景，因此受到广泛关注。太阳能光电化学池（Photoelectrochemical,PEC）分解水制氢作为一种新型的制氢方法，具有清洁安全以及可循环利用的优点。开发具有高活性、高稳定性且廉价易得的光催化剂是光电化学分解水制氢的研究重点。氧化亚铜是一种无毒无害且廉价易得的p型半导体材料，其禁带宽度为2.0 eV，具有合适的能带结构。氧化亚铜作为一种极具发展潜力的光电阴极，被广泛应用于光解水体系。然而，氧化亚铜光电阴极自身能够产生的光生电压有限，目前所能达到的光生电流远小于其理论值（?14.7 mA/cm2，AM1.5G光照下）。因此提高氧化亚铜光电阴极的光电催化性能显得尤为重要。首先，本文研究了氧化亚铜同质结光电阴极用于光电催化分解水的性质。通过两步电沉积法制备氧化亚铜同质结，提高了氧化亚铜光电阴极的内建电势，减少界面缺陷，从而提高光生载流子的分离效率，取得良好的光电催化性能。与氧化亚铜肖特基结光电阴极相比，其起始电位正移400 mV，在0 Vvs.RHE电压下，光生电流可达?4.3 mA/cm2。氧化亚铜同质结优于肖特基结的性能，是一种构建高效光电催化阴极的有效手段。其次，本文研究了空穴传输层对氧化亚铜光电阴极性能的影响。氧化亚铜是一种大功函的半导体材料，容易与基底形成肖特基接触，阻碍光生空穴的传输，从而影响氧化亚铜光电阴极的光催化活性。氧化镍是一种良好的空穴传输层材料，能够及时将氧化亚铜中的光生空穴导出，减少光生电子和空穴的复合，从而提高电极的光电催化性能。因此，氧化镍空穴传输层修饰氧化亚铜光电阴极是提高其光电催化性能的有力途径。

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作者
魏一佳;
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作者单位

天津大学;

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授予单位天津大学;
学科化学工艺
授予学位硕士
导师姓名巩金龙;
年度 2017
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正文语种中文
中图分类
关键词
氧化亚铜; 光电阴极; 光电催化;

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