氫能具有燃燒值高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),已成為解決能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的理想途徑之一。在眾多氫能開(kāi)發(fā)的手段和途徑中,利用半導(dǎo)體光催化劑,直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為以H2為載體的化學(xué)能的太陽(yáng)能光解水制氫過(guò)程是*為理想和*有前途的氫能開(kāi)發(fā)手段之一,在此基礎(chǔ)上,將電化學(xué)與光化學(xué)催化法相結(jié)合(光電協(xié)同)的技術(shù),即光電催化技術(shù)已成為當(dāng)前半導(dǎo)體光催化制氫的研究熱點(diǎn)。半導(dǎo)體光電催化分解水制氫的核心是光電極的研究,近些年來(lái),科研人員已在一些光電極材料的研究中取得了顯著進(jìn)展。然而,當(dāng)前半導(dǎo)體光電催化分解水制氫光電極仍然面臨著可見(jiàn)光響應(yīng)范圍窄、光生載流子易于復(fù)合、光電轉(zhuǎn)化效率和催化活性低等一系列問(wèn)題,因此制備低成本、寬可見(jiàn)光響應(yīng)、高光電催化效率及穩(wěn)定性的光電極成為光電催化分解水領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵核心問(wèn)題。
本著作通過(guò)微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控、表界面工程、能級(jí)工程及助催化劑修飾等協(xié)同作用構(gòu)建高效穩(wěn)定的光電催化分解水光電極。擬介紹n型光陽(yáng)極(TiO2、WO3、-Fe2O3、BiVO4等)和p型光陰極(Cu2O、CuO等)材料的制備、改性及光電催化性能調(diào)控。將為穩(wěn)定、高效、可見(jiàn)光催化分解水電極的設(shè)計(jì)與制備開(kāi)辟新的途徑和提供理論指導(dǎo)。
劉志鋒,博士,教授,天津市建筑綠色功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。首屆天津市杰出青年基金獲得者(2017年),天津市131人才工程第一層次人選(2013年),天津市高校學(xué)科領(lǐng)軍人才培養(yǎng)計(jì)劃人選(2017年)。天津市硅酸鹽學(xué)會(huì)理事,天津法院知識(shí)產(chǎn)權(quán)審判技術(shù)咨詢(xún)專(zhuān)家,*家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、*家基金及部分省市基金會(huì)評(píng)及通訊評(píng)審專(zhuān)家。主持在研和完成科研項(xiàng)目近20項(xiàng);在Small、Applied Catalysis B: Environmental、Journal of Materials Chemistry A等國(guó)內(nèi)外期刊上以第一作者或通訊作者發(fā)表SCI檢索110余篇,其中JCR一區(qū)二區(qū)80余篇,ESI高被引論文9篇,他引3300多次;申請(qǐng)*家發(fā)明專(zhuān)利30余項(xiàng);獲天津市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng),三等獎(jiǎng)4項(xiàng)。
第1章緒論(1)
11引言(1)
12光電催化分解水制氫原理(2)
13常見(jiàn)的光電極材料(3)
14提高光電極催化性能的策略(7)
參考文獻(xiàn)(9)
第2章氧化鈦基光電極構(gòu)筑及光電催化性能研究(15)
21引言(15)
22TiO2納米陣列及其納米分級(jí)結(jié)構(gòu)的制備(16)
23TiO2同質(zhì)結(jié)的構(gòu)筑及光電性能研究(19)
24TiO2異質(zhì)結(jié)的構(gòu)筑及光電性能研究(29)
參考文獻(xiàn)(39)
第3章氧化鋅基光電極構(gòu)筑及光電催化性能研究(43)
31引言(43)
32ZnO基納米管陣列的制備及光電催化性能(43)
33壓電效應(yīng)與雙助催化劑協(xié)同增強(qiáng)ZnO的光電催化性能(50)
參考文獻(xiàn)(57)
第4章氧化鎢基光電極構(gòu)筑及光電催化性能研究(60)
41引言(60)
42WO3光電極的制備及其形貌調(diào)控(61)
431D Mo-WO3/Fe-WO3同質(zhì)結(jié)的構(gòu)筑及其光電性能研究(66)
441D HTA-WO3/2D WO3-x同質(zhì)結(jié)的構(gòu)筑及其光電性能研究(74)
參考文獻(xiàn)(82)
第5章氧化鐵基光電極構(gòu)筑及光電催化性能研究(86)
51引言(86)
52不同形貌-Fe2O3的制備及光電性能研究(87)
53Sn,Zr雙軸梯度摻雜- Fe2O3的表征及光電性能研究(90)
54Ca摻雜-Fe2O3同質(zhì)結(jié)對(duì)光生載流子的分離調(diào)控及光電性能研究
(100)
參考文獻(xiàn)(109)
第6章氧化銅基光電極構(gòu)筑及光電催化性能研究(113)
61引言(113)
62CuO基復(fù)合光電極的制備(114)
63CuO光電極的光電催化活性研究(116)
64Pt和MoS2對(duì)CuO光電極的改性作用研究(126)
參考文獻(xiàn)(139)
第7章氧化亞銅基光電極構(gòu)筑及光電催化性能研究(143)
71引言(143)
72Au/Cu2O/Pt光電極的制備及光電性能研究(144)
73Al/Cu2O/NiS光電極的制備及光電性能研究(152)
74FeOOH/Cu2O/Pt薄膜光電極的制備及其催化活性研究(159)
參考文獻(xiàn)(168)