项目名称: 新型纳米金属氧化物异质结/石墨烯三元杂化薄膜电极及其光电化学制氢性质

项目编号: No.51302169

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 宋雪峰

作者单位: 上海交通大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 构筑高效且稳定的太阳能裂解水制氢电极,对于推进光电化学裂解水制氢的实际应用具有重要研究意义。本项目拟采用纳米金属氧化物异质结/石墨烯三元杂化 (MxNyOz/TiO2/Graphene,M=In、Ni、Bi、Fe等,N=V、Ta)材料为光电极材料,通过刮涂法或旋涂法在导电基板上制备裂解水制氢薄膜电极。所制备的薄膜电极能够在组元间实现多级电子定向跃迁,协同石墨烯的高导电性能,从而高效抑制光生载流子的复合;同时能够充分吸收紫外光和可见光,实现宽光谱高效光电转换。通过研究反应条件对金属氧化物异质结/石墨烯杂化材料生长的调控规律;以及分析三元体系内各组元成分比例,各自品质,组装方式及制膜方法对PEC制氢性能的影响;从而揭示三元杂化薄膜体系与制氢性能之间关系。最终实现高效稳定的电极材料和薄膜制备工艺的优化与筛选,为开发具有实际应用价值的太阳光裂解水制氢电极奠定坚实的理论基础和提供可靠的结构体系。

中文关键词: 光电化学;石墨烯;异质结;;

英文摘要: Design and construction of photocatalytic water splitting electrode with high efficiency and stability would play a crucial role in promoting the practical application of hydrogen production via photoelectrochemical (PEC) water splitting. The proposal will apply doctor-blade method or spin-coating method to achieve PEC thin film on transparent conductive substrate utilizing metal oxide nanoheterojunction/graphene ternary hybrids(MxNyOz/TiO2/Graphene,M=In、Ni、Bi、Fe、etc.,N=V、Ta)as photocatalysts. The ternary hybrid film can effectively hinder the recombination of photoinduced charge carriers by the hierarchical electron tranfer cascade system across the hybrids, synergizing with high conductive graphene. Concurrently, the ternary hybrid thin film can realize the wide-band efficient photocurrent transfers by fully utilizing the UV light and visible light. The project will focus on deeply studying the effect of reaction condition on the growth of metal oxide nanoheterojunction/graphene ternary hybrids; systematically analyzing the effect of component content, unit property, growth form and filming method on performance of PEC water splitting; revealing the relationship between ternary hybrid film and water splitting property. The optimization and screening of metal oxide nanoheterojunction/graphene ternary hybrid mat

英文关键词: photoelectrochemical;graphene;heterojunction;;

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