【摘 要】
：
半导体因其特有的光生伏特效应,作为催化剂在水氧化和光生阴极保护领域应用十分广泛,是制备新能源的材料基础。在亟待开发由富含地球元素制成的稳定且高活性催化剂以减少对贵金属依赖的背景下,铜氧化物半导体材料因其低成本、高丰富度、广泛的氧化还原特性等特点被广泛研究。但其也存在自身导电率低、光生载流子复合快、析氧电势大、对其本征活性位点认识不足等问题。本文以铜氧化物半导体材料为研究对象,采用简单的电沉积法和阳
论文部分内容阅读
半导体因其特有的光生伏特效应,作为催化剂在水氧化和光生阴极保护领域应用十分广泛,是制备新能源的材料基础。在亟待开发由富含地球元素制成的稳定且高活性催化剂以减少对贵金属依赖的背景下,铜氧化物半导体材料因其低成本、高丰富度、广泛的氧化还原特性等特点被广泛研究。但其也存在自身导电率低、光生载流子复合快、析氧电势大、对其本征活性位点认识不足等问题。本文以铜氧化物半导体材料为研究对象,采用简单的电沉积法和阳极氧化法,以降低材料内阻、提高载流子的分离、降低复合几率、促进表面动力学、鉴别并增加活性位点等为目标,合成了具有多种不同微观结构的电极材料,并通过多种表征手段进行催化性能的研究和相应的机理分析。（1）通过控制沉积溶液pH值在导电玻璃上沉积出纳米十字花形态的n型Cu2O@Cu薄膜,结果表明形态对薄膜的电子和光学性质起重要作用。薄膜生长过程中引入的机械能以及与表面生成适量的Cu所形成的表面等离子共振协同效应,共同促进载流子的分离迁移,得到的Cu2O@Cu-5薄膜与304SS耦合进行光生阴极保护测试,发现304SS在光照下具有179 m V的最大负电势位移以及0.12 m A·cm-2的最大瞬时光电流密度,提供最佳的光生阴极保护。（2）通过控制沉积电位在导电玻璃上沉积出纳米十字花形态的n型Cu2O@Cu薄膜,并探究对薄膜的电子结构和光学性质的影响。结果表明带隙结构不受沉积电位的影响。得到的Cu2O@Cu--0.2和Cu2O@Cu--0.3薄膜与304SS耦合进行光生阴极保护测试,发现304SS在光照下具有160 m V的最大负电势位移以及0.132 m A·cm-2的最大瞬时光电流密度,但Cu2O@Cu--0.3薄膜具有更低的复合几率和重组速率,具有更高的稳定性。说明沉积电势为-0.3 V,生成的Cu2O和Cu团簇具有最合适的结晶度组合,提供最佳的光生阴极保护。（3）通过简单的两步阳极氧化法,在铜箔上制备具有良好的机械强度和良好的电接触的三维纳米棒状Cu（OH）2/Cu和花瓣状CuO/Cu电极。线性扫描结果显示以CuO/Cu电极作为阳极析氧电流密度达到10 m A·cm-2的析氧过电位仅需440 m V,表现出较高的催化活性。进一步研究发现,CuO/Cu电极显示出1.966 m2/g的比表面积和10°的润湿角,相对于Cu（OH）2/Cu电极来说,CuO/Cu电极具有更大的比表面积和更小的润湿角,能够最大化增加电极材料和电解液的接触面积,减小界面吸附能,促进离子交换,从而显示出比Cu（OH）2/Cu更强的催化活性。通过原位电化学拉曼实时反映的成分分析,伴随析氧反应发生的时候,除了有本身电极材料的特征峰外,还出现了与水氧化相关新的603 cm-1拉曼物质峰,该物质作为电化学水氧化的催化物质或者活性位点。
其他文献
传统的H2分离技术如变压吸附技术和膜分离技术,得到的产品气H2浓度高但H2回收率较低。水合物法分离H2技术作为新兴气体分离技术之一,具有操作条件温和、H2回收率高但提浓程度有限的特点。本课题旨在探究将水合物法与膜法两种分离技术耦合之后的H2回收效果,利用二者分离过程及特点的差异性实现水合物分离与膜分离过程的相互促进,提高混合气体分离效率和H2回收效果。本文首先考察了水合物法与膜法串联模式的H2回收
HfO2纳米薄膜被认为是最可能取代SiO2纳米薄膜用作栅极绝缘介质层的高介电常数材料,有着广泛应用。厚度显著地影响HfO2纳米薄膜性能,必须进行控制性制备与准确测量。原子层沉积（ALD）具有精准简单控制纳米薄膜厚度的独特优势。本文对HfO2纳米薄膜的ALD制备与厚度准确测量方法进行了研究。（1）系统深入地研究与优化了 HfO2纳米薄膜ALD热氧化法制备工艺。在Si（100）衬底上,选择四甲基乙基胺
Fe-Ni合金在较宽的成分范围中具有优良的强度与延性、低热膨胀系数、高导磁率等力学及物理特性,故由其制备而成的块体、薄膜材料在多个工业领域中获得广泛应用。此外,Fe-Ni合金在较宽的成分范围中,可发生热、力致马氏体相变。然而,相变与上述优异特性之间的联系尚未完全明晰。以因瓦效应为例,其内在物理机制已争论逾百年。目前,主流观点认为因瓦效应与磁致体积膨胀有关,而与马氏体联系不强。本研究组以往研究表明,
目前,国内航煤主要通过专输管道和铁路进行输送,极少通过成品油管道顺序运输。在航煤需求逐年扩大的背景下,若能利用已建成品油管网输送航煤,不仅可以提高管道的管输效益,还能降低航煤管道建设投资,优化航煤供应网络。本文以安宁-曲靖成品油管道和西部成品油管道为研究对象,以保证航煤质量和管道安全为目的,开展了站场工艺分析及管输工艺模拟两方面的研究工作。首先,从航煤的各项质量指标出发,分析了顺序输送过程中可能影
磺化聚醚醚酮（SPEEK）因其具有质子电导率高,甲醇阻隔性、化学稳定性、热稳定性和机械性能优异,容易制备,价格低廉等优势,被看作是商业化质子交换膜Nafion（?）的最佳替代品之一。但是纯SPEEK膜的性能对磺化度（DS）具有很高的依赖性,随着磺化度的升高,电导率升高,阻醇性能和尺寸稳定性变差。本文采用有机共混和掺杂质子导体的方法,以PVDF接枝共聚物和UiO-66-NH2为掺杂物质,研究了其对质
航煤对质量指标要求严苛,因此国内炼厂向机场供送航煤时一般采用单管输送的方式,而对于距离炼厂较远的大型机场,采用单管输送的方式是不经济的,通过成品油管道顺序输送航煤可保证航煤供应的稳定性与经济性。目前,成品油管道顺序输送航煤过程管内残余的添加剂、管道积水、杂质及混油尾对航煤质量指标的影响规律以及柴油-航煤混油发展规律未知,且航煤质量指标众多,难以建立航煤质量指标计算模型,从而难以确定航煤-柴油混油切
二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术是目前减少二氧化碳（CO2）排放最有效的技术之一,其中有机胺吸收法是工业中吸收CO2应用最为广泛的技术。二乙烯三胺（DETA）,其CO2载荷量大（大于1 mol CO2/mol DETA）,明显高于基准吸收剂单乙醇胺（MEA）的CO2吸收量（0.5 mol CO2/mol MEA）,且有更高的循环容量和低的吸收热,有希望代替常用的MEA。在CO2捕集工艺中,
热解法处理含油污泥具有处理无害化和易于工业化等特点,同时对油泥中的有机物回收利用。本文通过铝甑含油率分析、工业分析、元素分析、发热量分析等对油泥进行表征,研究油泥及其热解产物的基本性质,并与萃取法制得的产物进行性质比较。通过热重实验,研究吉化油泥热解及燃烧特性,并计算动力学参数,本文研究成果可以为油泥热解处理技术提供实验数据基础支撑。吉化油泥含油率为14.7%,有较好的回收价值。热解产物中热解气主
近几年来,水污染已经成为人类亟需解决的问题之一,且目前水处理方法普遍存在着处理流程复杂、处理过程中易产生有害中间体、易造成二次污染的缺陷。光催化法能够将有机污染物完全矿化为CO2和H2O,避免了二次污染,但光催化剂对光的吸收利用率低,以及光催化剂中光生载流子易复合,造成光催化剂的量子效率较低,限制了光催化的应用。本论文以苝酰亚胺（PDI）为研究重点,利用其吸光范围较宽、能够吸收和利用可见光的特点,
油泥焦是危废油泥经过热解回收部分油品后产生的固体废弃物。迄今为止,由于缺少处置大宗油泥焦的技术,通常以堆放为主,潜在环境污染的风险。因此,无害化处理油泥焦是油泥终极处置必须解决的问题。油泥焦作为一种高灰分、低热值的劣质燃料,通过清洁燃烧回收其热量自然是一种重要的技术方法,但存在实现高效燃烧效率、烟气污染控制和有害物质固化等诸多技术难点。为开发油泥焦高效清洁燃烧技术,本研究开展了油泥焦在毫克级、克级