CeO2基納米復合材料的電化學構筑及其光電化學性能研究.pdf

1、半導體金屬氧化物利用太陽能通過光電化學分解水制氫，是將太陽能轉化為化學能進而解決能源和環(huán)境問題的一種最具前景的方法。CeO2是一種重要的半導體光電極材料，一維納米管陣列因為其定向分布、規(guī)則有序和較大的比表面積而具備較好的光吸收性能、電子傳輸性能和光生電子空穴分離能力，作為光電極材料可以有效地應用于光電化學分解水制氫。隨著研宄的不斷深入，已由單一組分的制備及性能研宄拓展到多組分復合體系的探索。本論文以CeO2基復合納米材料為研究對象，利用

2、電化學沉積法，成功制備了三元CeO2@Ag@CdS納米管陣列，三元CeO2@Ag@CdSe納米管陣列，此外還制備了四元復合材料CdSe/CdS/ApCeO2納米管陣列，并通過X-射線能譜(EDS)、X-射線衍射(XRD)、熒光分光光度計(PL)、透射電鏡(TEM)、紫外-可見光譜(UV-Vis)和掃描電鏡(SEM)等手段對所得樣品進行了系統(tǒng)表征，深入探宄了他們在光電化學分解水方面的應用及其光電化學性能機理。具體如下：
　　1.以硝

3、酸鈰(Ce(N03)3+6H20)、氯化鉻(CdC)、硫脲等為原料，采用簡便的電化學沉積法在導電玻璃FTO基片上合成了Ce02，Ce02@Ag，Ce02@CdS以及CeO2@Ag@CdS納米管陣列復合材料，并系統(tǒng)表征了所得的樣品。在300W氙燈照射下考察了產物(Ce02，CeO2@AgCe02@CdS以及Ce02@Ag@CdS)的光電化學性能。CeO2@Ag@CdS納米棒陣列在偏壓為-0.2V(vs.Ag/AgCl)時，能夠產生較髙光生

4、電流2.14mAcm2，該光生電流分別是雙組分系統(tǒng)CeO2@CdS(0.879mAcm-2)和CeO2@Ag(0.218mAcm-2)的2.4和9.8倍。CeO2@Ag@CdS具有較強的光穩(wěn)定性能，且在360nm光線下的光電轉換效率能夠達到69％。此外，我們研宄了CeO2@Ag@CdS的光電化學性能增強的機理，發(fā)現(xiàn)Ag納米粒子附著在窄禁帶半導體與過渡金屬氧化物之間，能夠提髙該材料的光吸收性能，同時可以抑制光生載流子的復合。
　　2

5、.采用電化學沉積法在FTO上合成了光電性能優(yōu)異的三元復合材料CeO2@Ag@CdSe納米管陣列，通過系列表征方法對其進行表征，通過電化學工作站考察了其光電化學性能，并討論了Ag的含量對復合材料的光電化學性能的影響。結果表明：三元復合材料CeO2@Ag@CdSe納米管陣列具有較強的光穩(wěn)定性能，較高的光吸收性能，且光電化學性能高，在偏壓為-0.2V(vs.Ag/AgCl)時，光生電流達到3.92mAcm2。
　　3.首次通過髙效電化學