金屬硼化物助催化劑對(duì)Ta3N5光電極的光電化學(xué)分解水性能的影響.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染是21世紀(jì)以來(lái)人類(lèi)社會(huì)面臨的兩大問(wèn)題，利用光電化學(xué)電池分解水制氫，將豐富的太陽(yáng)能以化學(xué)能形式儲(chǔ)存起來(lái)是解決當(dāng)前能源和環(huán)境問(wèn)題的有效手段之一。光電化學(xué)分解水電池的核心部件是半導(dǎo)體光電極材料，通過(guò)在光電極表面修飾助催化劑可以提高光生載流子的收集效率和降低催化分解水反應(yīng)過(guò)電勢(shì)，可有效提高整個(gè)光電化學(xué)電池的轉(zhuǎn)化效率。因此，探索和開(kāi)發(fā)新型高效助催化劑受到廣泛關(guān)注。
　　本文以Ta3N5納米棒陣列光陽(yáng)極為吸光材料，探索新型助

2、催化劑FeB、CoB和NiB對(duì)其光電化學(xué)分解水性能的影響，具體為:
　　通過(guò)連續(xù)離子層吸附與反應(yīng)法，在Ta3N5納米棒陣列光電極上均勻地包覆一層CoB和FeB助催化劑，分別標(biāo)記為T(mén)a3N5-CoB和Ta3N5-FeB。在相對(duì)于可逆氫電極1.23V的電位下，Ta3N5-CoB和Ta3N5-FeB分別具有2.71 mA/cm2和2.16 mA/cm2的光電流密度值，分別是未修飾的Ta3N5光陽(yáng)極電流密度的12.3倍和9.8倍，光電流起

3、始電位相比于未修飾的Ta3N5光陽(yáng)極的分別負(fù)移了約300 mV和150 mV。
　　探索并設(shè)計(jì)雙助催化劑的協(xié)同效應(yīng)。利用連續(xù)離子層吸附與反應(yīng)法，在Ta3N5-CoB和Ta3N5-FeB光陽(yáng)極表面沉積具有更高催化產(chǎn)氧活性的NiB，所得電極分別標(biāo)記為T(mén)a3N5-CoB/NiB和Ta3N5-FeB/NiB。在相對(duì)于可逆氫電極1.23 V的電位下，Ta3N5-CoB/NiB的光電流密度為3.50 mA/cm2，是未修飾的Ta3N5納米棒陣

4、列光電極光電流密度值的15.9倍，是修飾了單助催化劑Ta3N5-CoB光陽(yáng)極的1.3倍，且光電流起始電位相對(duì)于未修飾的Ta3N5納米棒陣列光陽(yáng)極負(fù)移約400 mV，相對(duì)于Ta3N5-CoB光陽(yáng)極負(fù)移約100 mV。而對(duì)于Ta3N5-FeB/NiB光陽(yáng)極，其在相對(duì)于可逆氫電極1.23 V的電位下光電流密度為4.4mA/cm2，是未修飾的Ta3N5納米棒陣列光陽(yáng)極光電流密度值的20倍，是修飾了單助催化劑硼化鐵的2.0倍，光電流起始電位相對(duì)于