项目名称: 微纳结构钽基异质复合阵列的构筑、界面调控及光电化学性能研究

项目编号: No.51472027

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 侯军刚

作者单位: 大连理工大学

项目金额: 83万元

中文摘要: 本项目利用液相化学合成和氨化工艺,通过设计工艺、控制反应物组成、温度、时间等条件,制备具有新颖微纳米形貌和不同晶体结构的钽基氮(氧)化物阵列光电极。在微纳结构和能带调控基础上,考虑异质构型、电荷传输方式、颗粒尺寸、表面结构、不同半导体接触方式等因素,通过电沉积(ED)/原子层沉积(ALD)/磁控溅射技术(RFMS)组合方式,构筑微纳结构钽基异质复合阵列光电极。为优化其光电化学特性,通过ED/ALD/RFMS组合技术构筑量子点核壳式助催化剂修饰的层叠式钽基氮(氧)化物异质复合阵列光电极。基于此,研究新型层叠式钽基异质阵列组装的光电化学太阳能电池的电荷迁移效应、析氧析氢反应、安全服役特性、表界面原位实时表征以及其损伤与失效的规律和机理,实现其高效稳定的太阳能分解水、光电还原CO2及光电化学协同催化应用。

中文关键词: 微纳结构;钽基阵列;异质结构;界面调控;光电化学

英文摘要: Tantalum based (oxy)nitrides array photoanodes with novel micro/nano-morphology and various crystal structure, have been fabricated by solution-phase chemical synthesis and nitridation process, designing the process and controlling the reaction composition, temperature and time etc. Based on the research of micro/nano-morphology and band-energy structure, the tantalum based (oxy)nitrides heterostructured array photoanodes with novel micro/nano-structure, have been prepared via the combined way of the electro-deposition (ED), atomic layer deposition (ALD) and radio frequency magnetron sputtering (RFMS), considering the heterostructure type, charge transmission, particle size, surface structure and contact type of different semiconductors etc. To further improve the photoelectrochemical property, the core-shell co-catalysts quantum dots modified tandem tantalum based (oxy)nitride heterostructured array photoanodes would be constructured by the ED/ALD/RFMS combined methods. Based on above-mentioned results, the charge transfer effect, the involved hydrogen and oxygen reaction, safe service property, in-situ and timely measurement on the surface and interface, the rule and mechanism of damage and failure of novel tandem tantalum-based (oxy)nitrides heterostructured array photoanodes,have been systematically investigated, achieving the efficient and stable solar-driven water splitting,photoeletro- reduction CO2 and photoelectrochemical synergistic catalysis as practical application.

英文关键词: Micro-/Nano-structure;tantalun-based array;heterostructure;interface control;photoelectrochemistry

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