光電化學電池TiO-,2-基電極材料性能的實驗研究.pdf

1、氫能被廣泛認為是未來最理想的潔凈能源.太陽能分解水制氫被認為是一種最具有前景的制氫方法.光電化學電池具有無副產(chǎn)物、對環(huán)境安全、結(jié)構(gòu)簡單、反應產(chǎn)物不需要再分離等優(yōu)勢,被認為是最有前途的太陽能制氫技術(shù)之一.TiO<,2>被公認為是最適合的光陽極材料,但其3.2eV的禁帶寬度使太陽能利用效率低,阻礙了光電化學電池技術(shù)的應用.通過向TiO<,2>中摻雜離子形成固溶體結(jié)構(gòu),可以改善TiO<,2>光吸收性能,提高太陽能利用效率,推進光電化學電池的實

2、用化.該文在闡述了光電化學電池工作原理及存在的問題的基礎上,建立了一套完整的光電化學電池系統(tǒng),并結(jié)合XRD、TEM、吸收光譜等測試手段,對光陽極材料性能進行了研究.該文首先對純TiO<,2>的性能進行了研究,結(jié)果表明:在短波區(qū),銳鈦礦TiO<,2>具有很強的光響應,但在長波區(qū)光響應很弱;光電極TiO<,2>膜層膜厚均勻;光電極TiO2膜層的厚度對于光電壓有很大的影響.針對TiO<,2>太陽能利用效率低的問題,該文利用溶膠--凝膠法合成了

3、Ti<,1-x>Fe<,x>O<,2>和Ti<,1-x>V<,x>O<,2>固溶體并對其性能進行了研究,通過與純TiO<,2>電極性能進行比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn):在熱處理溫度為500℃時,向TiO<,2>中摻雜Fe或V,當Fe的含量小于等于3％,V的含量小于等于7%時,能夠形成均勻的固溶體結(jié)構(gòu),導致材料在長波區(qū)的光吸收性能增強,且含量越高增強程度越大,而光電極工作電壓會隨著摻雜離子含量的增加而降低;當Fe含量大于3%,V含量大于7%時,無法全部