2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、目前,在光催化分解水制氫的體系當(dāng)中,新型的納米氧化鐵材料(α-Fe2O3)作為一種極具潛力的半導(dǎo)體催化劑引起了大家的廣泛關(guān)注。與眾多的納米半導(dǎo)體材料相比,α-Fe2O3有其自身明顯的優(yōu)勢(shì),例如含量豐富、在溶液中性質(zhì)穩(wěn)定、帶隙寬度合適等等。但是在實(shí)際研究當(dāng)中,由于α-Fe2O3本身的導(dǎo)電性比較差、光生載流子的壽命短(10-12 s)、電子-空穴容易復(fù)合、動(dòng)力學(xué)反應(yīng)困難等原因。使得α-Fe2O3的光電流密度還未能突破5mA/cm2。這也遠(yuǎn)遠(yuǎn)

2、的低于其理論的光電流密度12.6 mA/cm2(1.23 V vs.RHE)。因此,若要使納米氧化鐵在未來(lái)具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值,我們需要對(duì)其進(jìn)行修飾和改性。而提高α-Fe2O3的光電流密度、降低起始電壓是改善α-Fe2O3光電性能的兩個(gè)重要指標(biāo)。在這本論文中,我們通過(guò)碳材料復(fù)合、氫氣處理等多種手段有效的改善了納米氧化鐵的光電性能,這對(duì)于納米氧化鐵材料在光解水領(lǐng)域的研究具有重要的意義。
  在本論文的第二章工作中,我們利用碳材料(CN

3、T或GO)對(duì)α-Fe2O3或FeOOH的表面進(jìn)行復(fù)合。在這個(gè)工作當(dāng)中,首先對(duì)于FeOOH的合成,我們采用簡(jiǎn)單的水熱法,通過(guò)將CNT或GO溶液旋涂在α-Fe2O3或FeOOH的表面,再經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的退火處理即可得到碳材料復(fù)合的樣品??紤]到納米氧化鐵表面比較光滑不容易與碳材料復(fù)合的問(wèn)題,我們也進(jìn)行了先將α-Fe2O3用HF腐蝕,然后再旋涂一定濃度的CNT、GO的解決方案。此外,我們對(duì)這樣制備的復(fù)合樣品進(jìn)行了一系列的表征和光電性能的測(cè)試。由于碳材

4、料本身并不容易與α-Fe2O3薄膜復(fù)合,在樣品合成過(guò)程中對(duì)溫度、氧氣濃度等條件要求非??量蹋瑯悠纷詈蟮拇呋侍嵘炔⒉皇呛艽?。盡管如此,這些研究結(jié)果將對(duì)今后研究碳材料與納米氧化鐵的復(fù)合能提供有意義的借鑒。
  在第三章的工作當(dāng)中,我們通過(guò)將FeOOH和AB溶液一起放在坩堝內(nèi)直接進(jìn)行800℃的高溫煅燒處理,從而合成了光電流密度較高,起始電壓較低的氫氣處理的氧化鐵樣品。研究結(jié)果表明,在一個(gè)相對(duì)密閉、缺氧的體系中通過(guò)減少高溫退火的時(shí)

5、間可以使α-Fe2O3的顆粒變小,同時(shí)該樣品也因?yàn)榻?jīng)過(guò)一個(gè)高溫過(guò)程和氫氣處理的過(guò)程使得α-Fe2O3表面缺陷得到了有效的改善,也使其近表面區(qū)域具有合適的處理深度。這樣我們就可以在其表面做其他各種修飾(比如沉積Co-Pi等),從而進(jìn)一步改善納米氧化鐵的光催化性能。在我們的工作當(dāng)中,我們所合成的AB處理氧化鐵在1.23 Vvs.RHE能達(dá)到2.12 mA/cm2。這是一個(gè)無(wú)摻雜情況下的非常高的光電流。此外,這種方法處理得到的樣品可以很好的與

6、后續(xù)處理進(jìn)行疊加,獲得高性能樣品。例如在納米氧化鐵的表面沉積一層Co-Pi,其光電流密度在1.23 Vvs.RHE能達(dá)到2.61 mA/cm2,而且它的起始電壓也大大降低了(只有0.62 V vs.RHE)。這一重大的研究成果對(duì)于未來(lái)在光解水領(lǐng)域的研究而言具有開(kāi)拓性的意義。
  此外,在本論文的第四章工作中,我們還通過(guò)利用不同的方式對(duì)α-Fe2O3的表面進(jìn)行處理,一種是利用王水(HCl∶HNO3=3∶1)對(duì)α-Fe2O3表面進(jìn)行處

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