鐵氧化物的制備、改性及在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用.pdf

1、鐵氧化物在地球上儲量豐富,環(huán)境友好。研究鐵氧化物在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用吸引著眾多研究者的目光。本論文研究了鐵氧化物在光解水制氫和鋰離子電池兩個領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　 采用水溶液化學生長法及500℃熱處理,制備了摻雜Co或Ni以及未摻雜的α-Fe2O3納米棒陣列。通過XRD,SEM和紫外可見吸收光譜對樣品進行表征。將樣品組裝成光電化學池,通過開路電壓測試,線性掃描測試以及Mott-Schottky測試研究了摻雜對α-Fe2O3薄膜光電化學

2、性能的影響。結(jié)果表明:摻雜Co,Ni和未摻雜的α-Fe2O3薄膜具有相同的直接躍遷能隙值2.24 eV和間接躍遷能隙值1.85 eV;三者光電流的起始電位都在-0.22 V(vs.SCE),在0.2 V(vs.SCE)時,摻雜Co和Ni的α-Fe2O3薄膜光電流密度分別是3.19×10-5 A·cm-2和1.98×10-5 A·cm-2,未摻雜的α-Fe2O3薄膜是1.51×10-5 A·cm-2;摻雜Co和Ni的α-Fe2O3載流子濃

3、度分別是3.648×1018 m-3和2.462×1018 m-3,未摻雜的載流子濃度是1.647×1018 m-3。摻雜沒有改變樣品的物相,形貌,光吸收特征,表面電催化性質(zhì)以及能帶位置。摻雜Co或Ni提高α-Fe2O3薄膜光電化學性能的主要原因是摻雜提高了載流子濃度。
　　 采用水熱法制備了不同形貌的包覆油酸α-Fe2O3粒子,通過表面活性劑碳化法制備了各種鐵氧化合物與碳的復(fù)合物。通過TGA和FTIR表征確定油酸碳化條件,通過

4、XRD表征,研究樣品物相隨煅燒溫度變化情況,通過循環(huán)伏安測試和恒流充放電測試得到Fe3O4/C復(fù)合物的電化學性能。結(jié)果表明:當反應(yīng)物中油酸鈉濃度是鐵離子濃度的3倍(化學計量比)且油酸過量時,得到尺寸較小近似立方體的納米顆粒。當油酸鈉少于化學計量比且堿過量時,得到尺寸較大的棒狀或紡錘狀顆粒。水熱產(chǎn)物(油酸包覆的α-Fe2O3)在Ar氣下煅燒2h,當溫度為300℃,400℃和500℃時,分別得到α-Fe2O3/C,α-Fe2O3/Fe3O4