三維ATO反蛋白石復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及光電化學(xué)性能研究.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的兩大嚴(yán)峻問(wèn)題。光電化學(xué)池利用太陽(yáng)能將水分解制備氫氣是一種綠色環(huán)保的制氫方法。一些半導(dǎo)體材料，例如TiO2、Fe2O3、BiVO4都已經(jīng)被用作光陽(yáng)極材料用于光解水制氫。但這些半導(dǎo)體材料存在載流子擴(kuò)散距離短、導(dǎo)電性差、光吸收率不高等問(wèn)題，降低了其光電轉(zhuǎn)化效率?；诖?，本文制備了Sb摻雜SnO2的三維ATO反蛋白石結(jié)構(gòu)，并將其作為導(dǎo)電骨架與Fe2O3、TiO2半導(dǎo)體材料復(fù)合，研究了這兩種復(fù)合結(jié)構(gòu)的光電化

2、學(xué)性質(zhì)，以及ATO反蛋白石骨架對(duì)于提升材料光電化學(xué)性能的作用與機(jī)理。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)采用無(wú)皂乳液聚合法制備了不同粒徑的聚苯乙烯微球（PS球），并通過(guò)垂直沉降法將PS球自組裝成三維膠體晶體，再通過(guò)溶膠-凝膠法制備了三維ATO反蛋白石結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明制備的PS球粒徑均一、分散性良好;組裝的膠體晶體是有序的面心立方結(jié)構(gòu)(fcc)，缺陷較少;三維ATO反蛋白石結(jié)構(gòu)是一種大孔陣列結(jié)構(gòu)。
　　(2)以三維ATO反蛋白石為模板

3、，通過(guò)水熱合成法成功制備了3D ATO/Fe2O3復(fù)合結(jié)構(gòu)。探究了三維ATO模板中Sb摻雜量、PS球粒徑大小、模板厚度對(duì)光電化學(xué)性質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:①三維ATO在體系中起到的作用主要有兩個(gè)，一是ATO作為導(dǎo)電骨架，有利于電子的快速傳遞，提高了光電轉(zhuǎn)化效率;二是三維大孔結(jié)構(gòu)有巨大的比表面積提供了更多的活性位點(diǎn)，同時(shí)提高了對(duì)光的利用率。②Sb摻雜量對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)的光電流性能有較大影響，當(dāng)Sb摻雜量為25％時(shí)，3D ATO/Fe2O3復(fù)合結(jié)