納米半導(dǎo)體修飾金屬電極的制備、表征及其催化性能研究.pdf

1、氫能是一種理想的無(wú)污染綠色能源，光催化分解水制氫是獲取氫能以及太陽(yáng)能光化學(xué)轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存的最佳途徑。本文采用電沉積方法制備了金屬合金(Cu/Ni-W-P)作為襯底，通過(guò)溶膠—凝膠法和化學(xué)沉積法，分別制備單一半導(dǎo)體膜(TiO2、CdS)修飾和復(fù)合半導(dǎo)體膜(TiO2/CdS)修飾的金屬/納米半導(dǎo)體復(fù)合電極。利用了金屬材料對(duì)析氫過(guò)程的催化作用及導(dǎo)電率高的特點(diǎn)，又利用了復(fù)合納米半導(dǎo)體優(yōu)異的光電特性，提高電極對(duì)光能的利用率，為實(shí)現(xiàn)光催化分解水制氫進(jìn)行

2、了有益的嘗試。 通過(guò)對(duì)電極的表面形貌、X射線衍射測(cè)試、極化曲線、交流阻抗和光電響應(yīng)測(cè)試，研究了熱處理溫度對(duì)Ni-W-P合金催化析氫性能的影響，考察了TiO2的燒結(jié)溫度、拉膜次數(shù)和CdS沉積厚度等影響因子對(duì)電極光電催化性能的影響。結(jié)果表明，經(jīng)200℃熱處理的Ni-W-P合金電極析氫過(guò)電位最低，在電流密度為8.0mA/cm2時(shí)，析氫過(guò)電位較未經(jīng)熱處理的Ni-W-P合金電極減小約110 mV，析氫反應(yīng)表觀活化能降低，Ni-W-P合金鍍

3、層經(jīng)200℃熱處理后發(fā)生低溫結(jié)構(gòu)馳豫，平均晶粒尺寸由1.1增大到2.8 nm，合金由非晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米晶結(jié)構(gòu)，鍍層表面形成寬度約為0.2μm的微裂紋；550℃下燒結(jié)1h、拉膜15次制備的TiO2/Ni-W-P電極光電催化析氫性能優(yōu)異，此時(shí)TiO2為銳態(tài)礦型和金紅石型混晶結(jié)構(gòu)，平均晶粒尺寸約5～10nm，500W碘鎢燈照射下析氫過(guò)電位減小約140mV；燒結(jié)溫度為550℃，TiO2拉膜次數(shù)為15次，CdS薄膜沉積4次時(shí)制備的復(fù)合納米半導(dǎo)體修