光解水用TiO-,2-及其多元半導(dǎo)體電極的研究.pdf

1、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展導(dǎo)致人類對能源的需求日益增加,作為主要能源的石油、煤的貯量已日益枯竭,開發(fā)高效、潔凈的二次能源—氫能已經(jīng)受到了高度重視.直接利用太陽能光解水制氫是解決世界能源危機(jī)的重要途徑之一.目前,國內(nèi)外對該領(lǐng)域的研究十分重視.該文以溶膠-凝膠法及化學(xué)沉積法制備了單元TiO<,2>、二元CdS/TiO<,2>、三元CdS/WO<,3>/TiO<,2>納米半導(dǎo)體電極.采用正交實驗和單因素實驗分別確定了這三種電極的最佳制備條件,探討了各種因素對

2、電極光電壓的影響.采用XRD和SEM等分析手段對電極的性能進(jìn)行了表征,分析了TiO<,2>不同晶型對電極光電壓的影響.用溶膠-凝膠法及水浴化學(xué)沉積法制備TiO<,2>、CdS/TiO<,2>、CdS/WO<,3>/TiO<,2>電極的最佳制備條件及其光電壓分別為:焙燒溫度600℃,焙燒時間1h,提拉層數(shù)7層,光電壓0.494V;焙燒溫度450℃,Cd<'2+>濃度0.015 mol·L<'-1>,提拉層數(shù)3層,光電壓0.795V;焙燒溫

3、度450℃,Cd<'2+>濃度0.0125 mol·L<'-1>,提拉層數(shù)12層,光電壓0.842V.為了改善TiO<,2>電極的性能,在TiO<,2>溶膠中加入聚乙二醇,光電壓達(dá)到0.545V;為了強(qiáng)化CdS/TiO<,2>電極的性能,采用溶膠-凝膠法及超聲波化學(xué)沉積法制備了該電極.結(jié)果表明,由該法制備的電極晶粒粒徑較小,光電壓穩(wěn)定,不易光腐蝕,但光電壓不高.采用滲鋁技術(shù)制備多孔鈦片,結(jié)果證明制得的電極不僅比表面積增大,同時其粒徑也變

4、小.電極光電壓有所增加.考察了各種外界條件對光電壓的影響:光電壓隨光室溶液pH值增大及暗室溶液pH值減小而增大;在暗室溶液中加入Fe<'3+>,使CdS/WO<,3>/TiO<,2>電極的光電壓達(dá)到1.060V;一定范圍內(nèi),光照強(qiáng)度越大,光電壓也越大.綜合比較制備的單元TiO<,2>,二元CdS/TiO<,2>,三元CdS/WO<,3>/TiO<,2>半導(dǎo)體電極,可以看出其光生電壓呈上升趨勢,所以多元半導(dǎo)體復(fù)合應(yīng)該成為未來的研究方向,以