【摘 要】
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随着工业的高速发展和居民生活品质不断改善,进而导致了人们对能源需求的日益增加以及对环境保护意识的日渐提升。这些因素促使我们加快了开发清洁可再生能源的进程。许多无污染的能源被用在生产生活中,并且它们展现出了化石燃料不具备的优势。目前,运用光电技术来进行水的分解过程是捕获太阳能来制取氢气行之有效且前景广阔的一项技术,它是借助半导体光电极来实现产生氢气以及氧气的过程。其中,光阳极产氧过程是光电催化水分解
【基金项目】
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国家科学基金（21773096和22075119）； 甘肃省自然科学基金（17JR5RA186）；
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随着工业的高速发展和居民生活品质不断改善,进而导致了人们对能源需求的日益增加以及对环境保护意识的日渐提升。这些因素促使我们加快了开发清洁可再生能源的进程。许多无污染的能源被用在生产生活中,并且它们展现出了化石燃料不具备的优势。目前,运用光电技术来进行水的分解过程是捕获太阳能来制取氢气行之有效且前景广阔的一项技术,它是借助半导体光电极来实现产生氢气以及氧气的过程。其中,光阳极产氧过程是光电催化水分解科学研究中的瓶颈。近些年,以TiO2、Bi VO4、Fe2O3、WO3和Ta3N5半导体作为光阳极的研究最为普遍,然而它们各自也存在着诸多问题,例如光腐蚀严重、光生空穴和电子易复合、表界面催化反应缓慢以及材料的活性和稳定性较差等。本论文以钒酸铋光阳极为研究对象,通过一些修饰从而组装成复合光电极,并研究其在光电方面的分解水的能力,具体内容如下:1.通过电沉积BiOI后再高温煅烧制备了纳米尺寸的多孔钒酸铋,进一步采用简单的多金属氧酸盐溶液浸渍手段构筑了复合光阳极材料。Ni3POM/Fe OOH/Bi VO4复合光电极的光电流密度值能达到5.2 m A/cm~2（1.23 V vs.RHE）。该体系中多金属氧酸盐和羟基氧化铁协同改善了钒酸铋光阳极的光电催化性能,其中Fe OOH提高了催化活性,多金属氧酸盐改善了光阳极材料的稳定性。2.通过制备氧化石墨烯以及合成分子金属铜卟啉,再使用浸渍法成功的构筑了Cu TCPP/GO/Bi VO4复合光阳极。实验研究中,发现了Cu TCPP/GO/Bi VO4的光电流值能达到5.0 m A/cm~2（1.23 V vs.RHE）,是空白钒酸铋光阳极的4倍。随后采用了SEM、TEM和XPS等物理表征手段,证实了在该体系中Cu TCPP作为分子催化剂提供了更多的活性位点,同时GO与Cu TCPP形成强共轭效应体系,光生电子和空穴的复合得到了高效地抑制,从而使复合光电阳极材料的光电催化水氧化性能大幅提升。
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