具有可见光响应的ZnO基复合纳米阵列的电化学制备及光电化学制氢性能

基本信息
批准号:21306030
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘兆清
学科分类:
依托单位:广州大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:苏育志,王红娟,陈旖勃,肖抗,徐奇志,王缉育
关键词:
复合纳米阵列光电化学制氢氧化锌基电化学制备
结项摘要

Photoelectrochemical hydrogen production through water splitting is of great importance for its potensial application in converting solar energy into chemical energy. Herein visible light-driven ZnO-based nano-arrays structures would have been synthesized in large quantities by a facile electrochemical method at low temperature and the thickness of composites'shell can be controlled by change the deposition parameters, which often exhibit novel physical and chemical properties. The as-prepared structures and optical properties would be characterized by scanning electron microscopy (SEM),transmission electron microscopy (TEM), scanning probe microscopy (SPM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Accelerated surface area and porosimetry system (ASAP 2020M), Ultraviolet visible spectrophotometry (UV-vis) and Fluorescence life time and steady state spectrometer (PL).The possible formation process and growth mechanisms for such ZnO-based nanosructures would have been proposed. The photoelectrochemical water splitting would be evaluated under visible-light irradiation.The electrochemical method should provide new insight into the fabrication of composite nanostructures and other photoelectrochemical materials.We believe that the ZnO-based nano-arrays composites would be of great interest in solar cells, catalysis, separation technology, biomedical engineering and nanotechnology.

光电化学制氢是太阳能产氢领域的前沿和热点之一。本项目采用电化学合成技术,在低温条件下,以ZnO纳米线阵列为基,可控制备具有可见光响应的高活性的ZnO基复合纳米阵列光电化学制氢电极材料。通过采用 SEM、TEM、SPM、XRD、BET、XPS、PL、UV-Vis等仪器详细分析复合纳米阵列结构的组成、形貌和晶相结构,研究实验条件对阵列结构形貌、组成和光响应活性的影响规律;探索不同纳米阵列结构的生长机理;揭示光电极材料的结构特征与性能变化,最终实现组成和结构可控。对所合成的纳米阵列结构材料进行系统的光电化学分解水制氢性能的评价,分析光电极在可见光下光电化学分解水产氢的全面数据,优化具有最佳活性的复合纳米阵列结构光电极的制备工艺,深入理解其组成、含量、结构与光响应活性之间的联系,从而得到具有可见光响应的新型光电极材料,促进复合半导体化合物材料在太阳能产氢领域的应用。

项目摘要

光电化学制氢是太阳能产氢领域的前沿和热点之一。以ZnO为代表的传统半导体光催化材料因其在环境治理和新能源领域有重要应用前景吸引了广泛的关注。然而,宽带隙 (3.2 eV) 和光生载流子快速复合而导致的弱可见光吸收和低量子效率严重制约了ZnO在光催化领域的实际应用。因此,合理地设计与制备具有较强可见光响应性能、高量子产率以及优异稳定性的半导体催化剂已成为当前世界光催化领域的热门研究之一。本项目通过采用电化学合成技术,以ZnO纳米棒阵列为基,可控制备具有可见光响应、高活性和高稳定性的ZnO基复合纳米阵列光阳极材料。主要研究内容:无机-有机杂化的核壳结构ZnO/PDMcT,单壳层修饰的ZnO/BiOX (X = Br, I)、ZnO/g-C3N4,以及双壳层敏化的ZnO/CdS/CdSe光阳极材料的可控制备及其光电化学性能优化。详细分析了复合材料结构、组成与性能之间的内在关系,探索了有序阵列结构的生长机制,揭示了光阳极材料的结构特征与性能变化,最终实现了这几类光阳极材料的组成与结构可控、能带可调与性能优化,促进了复合半导体化合物材料在太阳能产氢领域的应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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