【摘 要】
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本文设计构建BiVO_4作为吸光层,ZnO作为催化剂负载活性位点,引入NiPor制备NiPor-MOF骨架催化剂,构建NiPor-MOF修饰的BiVO_4/ZnO复合光阳极,成功提升了电极表面反应动力学。通过粉末X射线衍射、扫描电子显微镜、电子顺磁共振等测试,对复合材料进行了结构与形貌表征,并通过电化学测试研究了该复合材料的光电性能。利用水浴加热法制备了具有六方柱状阵列形貌的ZnO薄膜,XPS、E
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本文设计构建BiVO4作为吸光层,ZnO作为催化剂负载活性位点,引入NiPor制备NiPor-MOF骨架催化剂,构建NiPor-MOF修饰的BiVO4/ZnO复合光阳极,成功提升了电极表面反应动力学。通过粉末X射线衍射、扫描电子显微镜、电子顺磁共振等测试,对复合材料进行了结构与形貌表征,并通过电化学测试研究了该复合材料的光电性能。利用水浴加热法制备了具有六方柱状阵列形貌的ZnO薄膜,XPS、EPR、PL等测试证明了ZnO氧空位的存在。紫外测试表明其吸收带边在415 nm处,禁带宽度为3.0 eV。电化学测试表明ZnO的导带与价带位置分别为0.23 V和3.23 V,ZnO氧空位的能量为2.43 V。以电沉积方法制备BiVO4薄膜,通过UV-vis得其吸收带边在510 nm,禁带宽度为2.4 eV。其空穴分离效率为ηsep=88.65%。成功制备了BiVO4/ZnO复合光阳极,在1.23 V电位下,其在水中的电流密度为1.32 mA cm-2,在亚硫酸钠中电流密度为5.81 mA cm-2。经计算,空穴分离效率ηsep=97.16%,空穴注入效率为ηinj=22.72%。最后,利用层层自组装法制备了NiPor-MOF修饰的BiVO4/ZnO复合光阳极,其能带相对位置为1.36 V,在1.23 V电位下光解水的电流密度为3.24 mA cm-2。经计算,半导体的空穴注入效率为ηinj由22.72%增长到55.76%,偏压转换效率ABPE在0.795 V下达到最高为0.61%,催化剂提升了复合光阳极的光解水能力,反应动力学得以提升,EIS表明体系阻抗降低。
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