过渡金属羟基氧化物改性的复合光阳极材料制备及光电化学性质研究

基本信息
批准号:21576230
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:姚陈忠
学科分类:
依托单位:运城学院
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:卫博慧,李晖,王永东,蒋洪石,李军,王高峰,秦建芳,孟莉新
关键词:
光电化学过渡金属羟基氧化物纳米材料构效关系电沉积
结项摘要

The design and development of photoanodes with high photoelectric conversion efficiency, well stability, low cost and environmentally benign has attracted considerable attention. The combination of two different energy band structures of the semiconductor composite photocatalysts can provide new opportunities in addressing the current challenges in the photoelectrochemical application. Based on template-free electrodeposition combining with chemical synthesis and light illumination, this project will prepare a series of composite photoanode nanoarrays modified by transitional metal oxyhydroxides (MOOH) on the large area substrates. The formation of heterojunctions between MOOH and semiconductors can extend the spectral response range, while inhibiting the recombination of photoinduced electron-hole and improving the quantum efficiency of light conversion. By optimizing the nanostucture, mophology, component, and pore structures, the optical and photoelectrochemical performance of the prepared photoanodes will be improved. Then, the relationship between structure and property will be revealed according to the structure and the photoelectrochemical activity. The implement of this project will provide a general method for the fabrication of nanomaterials with orderly growth and uniform size in a large area. More importantly, it may also provide a new idea for the design and development of the high efficient photoanodes used in photoelectrochemistry.

高光活性,高稳定性,成本低廉且环境友好的光阳极材料是光电化学领域的关键技术。本项目拟以无模板电化学沉积为主,结合化学合成和光照条件,在宏观基体上制备具有纳米阵列结构的过渡金属羟基氧化物(MOOH)改性的复合光阳极材料,旨在利用MOOH 与半导体材料形成的异质结结构,降低电子空穴复合几率,扩展光谱响应范围,进而增强光电转换效率和光电化学性质。通过对所制备复合光阳极材料的纳米结构、形貌、组成和孔结构等优化,研究其光学性质,及对甲醇、乙醇、模型有机物的光电催化降解性能,探讨半导体材料的组成、纳米结构、相结构与光电化学性质之间的“构效关系”。通过本项目的研究,将为发展大面积有序生长纳米尺度功能材料的制备技术和实现纳米材料的均匀性提供理论基础,为新型光阳极材料的开发与构筑提供新的研究思路,具有重要的理论意义和实际价值。

项目摘要

太阳能利用技术是解决化石能源危机和环境污染问题的有效方法。本研究着重针对金属氧化物进行改性,探讨了此类电极光电转换性质和储能性质。通过引入氧空位,能带匹配,调节复合材料结构,获得性能优良的光电转换和储能电化学电极材料。研究发现,窄带隙NiOOH,FeOOH,WO3半导体与ZnO等材料复合及碳导电层和氧空位的引入,可有效提高载流子密度和增强材料电化学稳定性,是提高复合材料光电转换和储能的有效方法。采用水热合成方法,通过对WO3和MnO2与碳材料的复合,元素掺杂改性等方法获得了具有优良电容性能的电极材料通过本研究。基于石墨烯作为固定化平台,采用聚L-半胱氨酸,纳米金等作为复合改性获得了具有高灵敏度,高选择性的电化学传感器,研究了其作为HIV早检测和糖体生物传感性能。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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