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基于气液相沉积法的卤氧化铋多孔薄膜制备及其光电催化分解水应用

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基于气液相沉积法的卤氧化铋多孔薄膜制备及其光电催化分解水应用

作者：赵文悦中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

社会的发展伴随着能源资源的消耗,能源危机的不断加剧,迫使人们寻找一种可再生、热值高的清洁能源以解燃眉之急,氢能由于其无毒无害、能量密度高且储量丰富的优点引发了研究学者的热烈关注,有望成为取代如煤炭等传统碳基燃料的清洁能源... 详细信息

社会的发展伴随着能源资源的消耗,能源危机的不断加剧,迫使人们寻找一种可再生、热值高的清洁能源以解燃眉之急,氢能由于其无毒无害、能量密度高且储量丰富的优点引发了研究学者的热烈关注,有望成为取代如煤炭等传统碳基燃料的清洁能源。在氢能的制备开发上,传统的天然气重整制氢与煤气化制氢技术往往被高能耗、高污染的问题所困扰,光电催化分解水制氢技术（PEC）是一种利用光电催化材料将太阳能作为直接能源驱动分解水反应以制取氢气的技术,具有成本低廉、效率高、环境友好的优点,成为研究热点。卤氧化铋（BiOX,X=Cl、Br、I）作为一种具有可见光响应的光电催化材料受到研究学者的广泛关注。相较于块体材料,薄膜材料具有重量轻、用料少、易集成等优点,在光电催化分解水制氢技术中,多孔薄膜的高比表面积亦可为载流子驱动的固/液界面反应提供充足的反应活性位点,进而实现高效的光电催化制氢,因此以BiOX多孔薄膜作为前驱体制备出的钒酸铋（BiVO）光电极具有比表面积大、光电催化性能优良的优点。然而目前BiOX多孔薄膜的制备方法存在反应条件苛刻、难以大面积量产等问题,需对BiOX多孔薄膜的制备方法进行创新。本文通过气液相沉积法实现了大面积BiOI多孔薄膜的制备,并将其作为前驱体薄膜,通过引入钒源高温烧结的方法成功制备出BiVO光阳极,同时通过对BiOI前驱体薄膜的薄膜厚度和微观形貌进行调控,进一步提高了BiVO光阳极的光电催化性能。本论文主要研究内容如下:（1）采用气液相沉积法,通过在气液相界面选择性触发成膜反应,成功制备出厚度均匀的BiOI多孔薄膜,并实现了大面积BiOI薄膜的制备;通过调控反应溶液浓度、离子浓度配比等实验条件并探究成膜初始条件,对气液相沉积法制备BiOI多孔薄膜的成膜机理进行了初步探讨。（2）以FTO导电玻璃为基底,通过反转取膜技术将制备出的BiOI多孔薄膜反向转移至FTO导电玻璃基底上,并通过引入钒源及两步烧结法,成功以BiOI多孔薄膜为前驱体制备出BiVO光阳极,通过对BiOI多孔薄膜前驱体溶液的溶液p H及Bi浓度进行调控,制备出具有不同微观结构的研究了BiVO光阳极,并研究了微观结构对BiVO光阳极光电催化性能的影响,进一步提升了BiVO光阳极的光电催化性能。

关键词：气液相沉积法 BiOI多孔薄膜成膜机理钒酸铋光电催化分解水

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电极振动对光电催化分解水气泡动力学的影响

西安交通大学学报 2025年第2期59卷 13-22页

作者：徐强聂腾飞叶星淼佘永璐罗欣怡王孟莎郭烈锦西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

为解决光电催化分解水反应器中气泡长时间附着于光电极表面,从而导致有效活化面积减少和产气效率下降的问题,构建耦合振动系统的光电分解水制氢气泡动力学可视化实验平台,提出通过给电极施加不同振幅和频率振动以加速气泡脱离光电极表... 详细信息

为解决光电催化分解水反应器中气泡长时间附着于光电极表面,从而导致有效活化面积减少和产气效率下降的问题,构建耦合振动系统的光电分解水制氢气泡动力学可视化实验平台,提出通过给电极施加不同振幅和频率振动以加速气泡脱离光电极表面的方法。首先,记录静止电极表面单个气泡演化过程中的电信号和几何参数;然后,对比不同频率及振幅下气泡生长过程中电流和电势的变化情况;最后,分析振动对气泡几何特性的影响。研究结果表明:振动频率和振幅的增加能够提高反应过程中的光电流,降低电势,使得反应阻力下降;增加振动频率和振幅均能显著减小气泡脱离尺寸,从而加速气泡的脱离;当振动频率为70 Hz时,施加振动后气泡的脱离直径比无振动时最大减小了321μm,减小幅度约为48%;施加振动后,气泡直径为生长时间的幂函数,且气泡生长依次受惯性和化学反应控制。该研究可为光电催化分解水反应器的优化设计提供新思路。

关键词：气泡脱离振动频率光电催化分解水振幅

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铝氧卟啉促进Si纳米线光电催化分解水产氢性能（英文）

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Journal of Central South University 2024年第12期 4560-4571页

作者：王可可袁秀洪李文章 School of Chemistry and Chemical Engineering Hunan University of Science and Technology Department of Clinical Psychology the Third Xiangya Hospital of Central South University School of Chemistry and Chemical Engineering Central South University

利用太阳能光电催化分解水产氢在可再生能源领域引起了广泛关注。硅（Si）纳米线光阴极具有宽的光吸收范围、无毒和工业适用性的优点。然而,Si纳米线光阴极表面缺乏有效析氢活性位点,限制了其光电催化分解水性能。本文以含铝金属Al（OH... 详细信息

利用太阳能光电催化分解水产氢在可再生能源领域引起了广泛关注。硅（Si）纳米线光阴极具有宽的光吸收范围、无毒和工业适用性的优点。然而,Si纳米线光阴极表面缺乏有效析氢活性位点,限制了其光电催化分解水性能。本文以含铝金属Al（OH）O4簇通过5,10,15,20-四（4-羧基苯基）卟啉桥接方式,设计制备了铝卟啉基金属有机框架结构（Al-PMOF）,并将其修饰于Si纳米线光阴极上,研究了Al-PMOF对Si纳米线光电催化分解水性能的影响。结果表明,Al-PMOF显著提高了Si纳米线光阴极的光电催化性能,与Si纳米线相比,相同条件下光电流密度提升了两倍。同时,Si/Al-PMOF光阴极的起始电势正向移动了200 mV。电化学阻抗谱（EIS）和调制光电流谱（IMPS）测试表明,Al-PMOF加速了Si光阴极的表面电荷转移,并提供了有效的析氢反应活性位点。研究成果有望为高效光电催化分解水制氢光阴极的设计及制备提供了借鉴。

关键词：光电催化分解水 Si光阴极铝卟啉基金属有机框架析氢反应电荷迁移

CuWO4薄膜的定向构建及光电催化分解水性能研究

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CuWO4薄膜的定向构建及光电催化分解水性能研究

作者：陈隆中南大学

学位级别：硕士

光电催化分解水将太阳能转化为清洁高效的氢能,是一种优良的能源获取途径。在众多的光阳极材料中,三元金属氧化物CuWO具有合适大小的带隙、较高的理论光电流密度(10.7m A/cm)、合适的能带位置和良好的稳定性,是一种值得研究的候选材料... 详细信息

光电催化分解水将太阳能转化为清洁高效的氢能,是一种优良的能源获取途径。在众多的光阳极材料中,三元金属氧化物CuWO具有合适大小的带隙、较高的理论光电流密度(10.7m A/cm)、合适的能带位置和良好的稳定性,是一种值得研究的候选材料。然而,由于其体相中较差的电荷传输能力和较高的复合概率,其实际性能与理论水平相差甚远。本文主要通过调控晶面、构建梯度能带结构的策略改善CuWO的电荷传输性能,有效提升CuWO光电分解水的性能,并通过密度泛函理论阐明了性能提升的机理。具体内容如下:(1)针对CuWO薄膜体相电荷传输较慢的问题,通过调节反应溶液中的阴离子种类,诱导生长了具有优异电荷传输性能晶面的钨酸铜薄膜。通过Cl离子诱导水热法合成了具有高度暴露(100)晶面的CuWO薄膜,其光电流密度(0.38 m A/cm)为(111)类晶面CuWO的2.23倍,电荷转移时间仅为(111)类晶面CuWO的1/15。密度泛函理论计算研究了CuWO不同晶面的能带结构以及表面析氧反应(OER)中间体的吸附能,发现电子以及空穴在(100)晶面上具有最小的电子和空穴有效质量,同时(100)晶面上发生的OER反应能垒最小,表明在(100)晶面上有着更快的载流子传输和更快的析氧反应动力学过程。(2)针对传统掺杂易引入缺陷和异质结内建电场影响区域有限的问题,制备了体相逆向梯度掺杂Mo、表面正向梯度掺杂Ni的CuWO薄膜,并通过TOF-SIMS和截面EDX验证了梯度元素分布。理论计算发现随着Mo浓度的增加,掺杂后CuWO的价带和导带位置下移;Ni掺杂后CuWO的价带和导带位置上移。梯度的元素浓度掺杂构建了具有梯度分布能级结构的薄膜电极。梯度的能级结构,充当着连续的异质结作用,增加了耗尽层的宽度以及内建电场的强度,从而有效的促进了薄膜电极电荷分离与传输。电荷转移时间缩短至CuWO薄膜的1/5,体相电荷分离效率从13.3%提升到18.8%,表面空穴注入效率从34.8%提升至55.0%,电流密度提升至0.86m A/cm。(3)为进一步提升CuWO的光电分解水的性能,将晶面调控策略以及梯度能带结构构建策略相结合,采用水热法制备了兼具高度暴露(100)晶面和梯度Mo掺杂浓度的CuWO薄膜,并且有效拓宽了CuWO的光吸收范围。在梯度能带结构与晶面调控共同作用下,CuWO-20Mo的电荷转移时间缩短至高度暴露(100)晶面的CuWO-Cl薄膜的1/4,光电流从0.38提升至1.15 m A/cm。图69幅,表8个,参考文献118篇

关键词： CuWO4 光电催化分解水晶面调控梯度掺杂能带调节电荷传输

LDHs修饰α-Fe2O3光阳极的光电催化分解水性能研究

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LDHs修饰α-Fe2O3光阳极的光电催化分解水性能研究

作者：王广河南大学

学位级别：硕士

经济的快速发展使能源和环境成为人类不得不面对的两大问题。因此,开发清洁、安全、可再生的能源显得尤为重要。与传统化石燃料相比,太阳能具有储量丰富、洁净环保等优点。氢能具有能量密度高、易于储存和运输、环境友好、零碳排放等优... 详细信息

经济的快速发展使能源和环境成为人类不得不面对的两大问题。因此,开发清洁、安全、可再生的能源显得尤为重要。与传统化石燃料相比,太阳能具有储量丰富、洁净环保等优点。氢能具有能量密度高、易于储存和运输、环境友好、零碳排放等优点,是最理想的能量载体。光电化学(PEC)分解水被认为是将太阳能转换为氢能的最具有发展前景的方式之一,受到了国内外研究者们的广泛关注。在众多的光阳极材料中,α-FeO具有合适的禁带宽度(1.9.2 eV)、较高的理论光-电转化效率,光稳定性好、在地壳中的储量丰富,被认为是最具有发展前景的光电催化材料之一。但是由于α-FeO的导电性差、光生电荷寿命短、水氧化反应过电位高,严重阻碍了其发展和应用。表面修饰助催化剂是提高α-FeO光电转换效率最为有效的手段。层状双金属氢氧化物由于具有独特的片层结构、低成本和环保等优点,成为最具有前景的PEC水氧化助催化剂。本文主要通过层状双金属氢氧化物(LDHs)表面修饰α-FeO提高其光电转换效率,主要内容如下:(1)层层自组装CoAl-LDH纳米片表面修饰α-FeO光阳极光电化学水氧化性能的研究:采用水热法制备CoAl-LDH,经NO离子交换、甲酰胺剥离,制备得到CoAl-LDH纳米片胶体溶液,通过层层自组装法成功制备了PO-CoAl-LDH/α-FeO、SO-CoAl-LDH/α-FeO、CO-CoAl-LDH/α-FeO和NO-CoAl-LDH/α-FeO四种复合电极材料。光电化学性能测试表明了PO-CoAl-LDH/α-FeO、SO-CoAl-LDH/α-FeO、CO-CoAl-LDH/α-FeO和NO-CoAl-LDH/α-FeO四种复合电极的光电催化活性远高于纯相的α-FeO。通过X-射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)等对其结构、光学性能、形貌等进行表征。通过电化学阻抗等对其机理进行研究,发现自组装的复合结构中的CoAl-LDH中Co为析氧反应动力学提供活性位点,减少了光生电荷的复合,提高光电转换效率。另外,PO、SO、CO和NO四种阴离子对组合复合结构作用可分为两点,其一四种阴离子都可以增大LDH的层间距,为水分子的扩散提供了通道,使水氧化反应能够持续进行;其二由于阴离子形成的负电层有利于电子的传输,从而提高光电转化效率。结果证明,本文设计的一组复合结构电极能够为α-FeO的改性提供实验基础和理论依据。(2)NiCoAl-LDH修饰α-FeO光阳极光电化学活性研究:以α-FeO为基底通过水热法用NiCoAl-LDH修饰α-FeO表面,制备出NiCoAl-LDH/α-FeO复合电极。通过XRD、SEM、TEM等物性分析,研究其结构、形貌及元素价态等信息。光电化学性能测试结果表明,NiCoAl-LDH/α-FeO对水氧化的起始电位下降至0.55 V ***,在1.23 V ***光电流为2.56 mA cm,与α-FeO,CoAl-LDH/α-FeO和NiAl-LDH/α-FeO相比分别高13、1.4和2倍。综合电化学和结构分析表明Co和Ni的协同效应可以增强α-FeOPEC性能。Ni和Co会引起NiCoAl-LDH中MO(M=Ni或Co)的局部结构变化,提高CoNiAl-LDH的导电性,从而增强光生电荷的分离和转移。调变Co和Ni的化学环境,促进Co(或Ni)氧化为价态较低的氧化态如Co(或Ni,0水氧化反应动力学。优异的稳定性归因于NiCoAl-LDH的层状骨架允许H和抗衡离子的快速转移以及NiCoAl-LDH较厚的层结构可以防止α-FeO的腐蚀。结果证明NiCoAl-LDH是最具有发展前景的光电助催化剂材料之一。(3)MgCoAl-LDH修饰α-FeO光阳极光电化学活性研究:以α-FeO为基底通过水热法将MgCoAl-LDH修饰α-FeO表面,制备出MgCoAl-LDH/α-FeO复合电极。通过XRD、SEM等物性分析,研究其结构、形貌等信息。光电化学测试表明,中性电解质条件下,MgCoAl-LDH/α-FeO的起始电位最低约为0.62 V ***,在1.23 V ***时光电流密度最高约为2.78 mA cm,分别是α-FeO(0.30 mA cm)、CoAl-LDH/α-FeO(2.03 mA cm)、MgAl-LDH/α-FeO(1.73 mA cm)的9.3、1.4和1.6倍。碱性电解质条件下,MgCoAl-LDH/α-FeO的起始电位最低约为0.55 V ***,在1.23 V ***时光电流密度最高约为4.12 mA cm,分别是α-FeO(0.93 mA cm)、CoAl-LDH/α-FeO(2

关键词：赤铁矿层状双金属氢氧化物表面修饰光电催化分解水

非接触式光子晶体膜增强氧化铁光电催化分解水性能研究

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非接触式光子晶体膜增强氧化铁光电催化分解水性能研究

作者：余文缘温州大学

学位级别：硕士

对于许多用于分解水的薄膜电极而言,解决光吸收和电荷收集之间的权衡问题一直以来都存在挑战。尽管使用金属背反射器,抗反射涂层以及带纹理的基板和光吸收剂可以提高光利用率,但是这些方法仍然存在成本高,制造工艺复杂和光生载流子分离... 详细信息

对于许多用于分解水的薄膜电极而言,解决光吸收和电荷收集之间的权衡问题一直以来都存在挑战。尽管使用金属背反射器,抗反射涂层以及带纹理的基板和光吸收剂可以提高光利用率,但是这些方法仍然存在成本高,制造工艺复杂和光生载流子分离效果不佳等问题。光子晶体具有周期性的介电组成结构,可以有效地控制入射光并表现出独特的光学特性,具有反射光、捕获光以及减慢光线等特性,因此将其应用于与光能相关的研究中是一项很有意义的研究。但是到目前为止,将光子晶体用于改善光电化学(PEC)活性的方式主要有两种,将光吸收剂直接制成光子晶体状结构或将材料生长或附着在光子晶体表面。而这两种方法分别需要选择合适的模板,考虑光吸收剂和光子晶体薄膜之间电子结构的匹配程度。而合理设计非接触式的光子晶体薄膜则可以较好的避免上述问题。本论文以氧化铁光阳极为模型,通过合成长程有序的光子晶体薄膜与短程有序的光子晶体薄膜,采用非接触式的方式来增强该光电极的PEC性能。主要工作如下:(1)通过水热法合成赤铁矿(α-FeO)纳米棒阵列薄膜光电阳极,采用胶体自组装路线制备由二氧化硅纳米粒子和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)树脂组成的长程有序光子晶体(PC)膜。以非接触式的方式构筑α-FeO-PC光阳极。利用FE-SEM、TEM、XRD、XPS、PL等表征手段对产物进行详细的表征。研究结果表明,α-FeO-PC光电阳极复合系统与原始α-FeO光电阳极相比,实现了超过250 m V的起始电位负向位移;在1.0 V ***时,显示出4倍大的光电流。PC膜不仅增强了α-FeO纳米棒阵列薄膜的光吸收,而且提高了其光电导。这些新发现将为设计高性能太阳能转换装置开辟新的途径。(2)通过可控胶体自组装制备了一种氨基化二氧化硅纳米颗粒组成的短程有序的光子晶体薄膜(APC),将角度无关的短程有序的光子晶体薄膜以非接触式的方式构筑α-FeO-APC光阳极来增强α-FeO纳米棒薄膜的PEC性能。结果表明,在1.0 V ***的电位下,α-FeO-APC光阳极显示的光电流密度为0.46m A/cm,是α-FeO纳米棒薄膜的4倍,并且α-FeO的起始电位向负向移动了约为180 m V。APC薄膜不仅改善了α-FeO的光吸收,还促进了光生载流子的有效分离。APC薄膜通过其强散射光的能力增强PEC性能的新发现将为更多研究人员提供新思路。

关键词： α-Fe2O3 光子晶体电荷分离导电性光电催化分解水

基于钒酸铋构建的新型光阳极的光电催化分解水性能研究

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基于钒酸铋构建的新型光阳极的光电催化分解水性能研究

作者：蒋文超辽宁大学

学位级别：硕士

随着人类社会的不断发展,对能源的需求与日俱增。其中化石能源又是人类社会发展的命脉所在。由于化石能源的不断开采,其在全球的储量不断下降,因此迫切地需要寻找可代替的再生能源。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源,逐渐引起... 详细信息

随着人类社会的不断发展,对能源的需求与日俱增。其中化石能源又是人类社会发展的命脉所在。由于化石能源的不断开采,其在全球的储量不断下降,因此迫切地需要寻找可代替的再生能源。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源,逐渐引起人们的关注。利用光电化学方法将太阳能转化为化学能是一种有效的途径,然而在光电解水体系中,每生成1分子氧气就需要转移4个电子,会增加水氧化反应的势垒,是一个阻力比较大的反应,因此制备一种高效的光阳极已经成为人们研究的热点。半导体材料由于其具有良好的吸光性能,合适的能带位置,被广泛地应用到光电解水体系中。但是由于半导体其光生电子与空穴的回传速率较快,表面动力学性能较差等缺点,是限制其发展的主要因素。本文针对于此,通过水热法制备Ti O2/Bi VO4复合电极,以此提高其光生电荷的分离效率。在此体系中,钒酸铋起到对光吸收的作用,通过引入二氧化钛纳米球与钒酸铋组建异质结,增加了电子与空穴的有效分离。光电性能测试表明,Ti O2/Bi VO4复合光阳极在1.23VRHE时其光电流密度达到了3.2 m A/cm2,明显超过了文献中曾经报道过的相关异质结的光电流密度。最后在电极上修饰分子催化剂,光电流密度达到4.6 m A/cm2。由于半导体在光电催化体系中,其表面动力学较弱,本文设计了一种新型负载水氧化催化剂的方式,提高电极在水氧化反应过程中的动力学性能。在钴立方烷上引入了双键,通过电聚合的方式将钴立方烷分子固载到钒酸铋上。测试结果表明,通过电聚合的方式制备的光阳极具有良好的催化性能。在钒酸铋表面引入乙烯基磷酸后,催化剂分子可通过共价键连接到电极表面,制备的电极不仅具有很高的光电催化活性,稳定性也有了明显提高。为提高半导体/分子催化剂光阳极对光生空穴的利用率。本文在半导体钒酸铋电极表面引入了金纳米粒子,由于金在光照的条件下会产生等离基元共振效应,产生大量的热空穴,使空穴在金纳米粒子上富集。通过对分子催化剂的靶向修饰,使其吸附在金纳米粒子,增加了分子催化剂对空穴的利用率。该复合体系的光电催化水氧化能力明显提高,光电流密度达到了4.5 m A/cm2(1.23 VRHE)为今后光阳极的制备提供了设计思路。

关键词：光电催化分解水光阳极钒酸铋分子催化剂

改性α-Fe2O3催化剂在光电催化分解水反应的研究

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改性α-Fe2O3催化剂在光电催化分解水反应的研究

作者：赵乐天津大学

学位级别：硕士

光电催化分解水是光电化学领域的研究热点之一。光电化学分解水实验有效的将太阳光能转化为氢能,为全球面临的能源危机和环境污染问题提供了最为理想的解决方法。在众多具有光电活性的半导体材料中,α-FeO光阳极由于其适宜的禁带宽度、... 详细信息

光电催化分解水是光电化学领域的研究热点之一。光电化学分解水实验有效的将太阳光能转化为氢能,为全球面临的能源危机和环境污染问题提供了最为理想的解决方法。在众多具有光电活性的半导体材料中,α-FeO光阳极由于其适宜的禁带宽度、广泛的可见光响应范围,成为近年来最具有应用前景的半导体光阳极材料之一。本文针对α-FeO光阳极性质上的缺陷进行了优化,以水热法制备的α-FeO光阳极作为研究对象,通过掺杂和负载助催化剂两种方式,有效提高了其光电化学性能。在掺杂实验中,我们利用水热法成功制备了Ge掺杂的α-FeO光阳极。首次以GeO作为掺杂源,避免了制备Ge单质胶体的复杂过程。通过系统研究表明,Ge掺杂有效促进了α-FeO晶体沿其导电性优势晶面(110)晶面上优先生长。掺杂后的α-FeO光阳极光响应范围和强度都有所提升。Ge作为四价离子取代α-FeO晶体中Fe的位置,从而提升了其体相和表面的导电性,降低了其中光生空穴-电子复合的几率。在模拟太阳光条件下,Ge掺杂样品在1.23 V ***下的光电流可达到0.92 mA·cm,比纯氧化铁光阳极的光电流提升了96%。此外,本文通过在α-FeO光阳极负载WO助催化剂在光阳极中构建异质结结构。负载助催化剂在不改变α-FeO光阳极原本化学状态的基础上,通过异质结结构中的电势差有效促进了光阳极中光生载流子的传输,阻碍了光生空穴-电子对的复合。同时,WO助催化剂的负载,结合了WO和α-FeO两种半导体材料的优势,使光阳极的光响应能力与电荷传输能力都得到提高。在模拟太阳光照射条件下,负载WO助催化剂的光阳极在1.23 V ***电压下的光电流达到1.02 mA·cm,比α-FeO光阳极的光电流提升了137%。

关键词：氢能光电催化分解水 α-Fe2O3光阳极 Ge掺杂 WO3助催化剂异质结

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光电分解水过程气泡动态行为调控研究

工程热物理学报 2020年第7期41卷 1700-1705页

作者：曹振山王晔春冯雨杨郭烈锦西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

光电催化分解水制氢技术是目前最有前景的清洁利用太阳能的技术之一,其气体产物主要以气泡的形式输运,气泡的演化规律和动态行为特性影响着系统的传热传质及化学反应速率。本文通过搭建光电催化分解水气泡动态行为可视化实验平台,研究... 详细信息

光电催化分解水制氢技术是目前最有前景的清洁利用太阳能的技术之一,其气体产物主要以气泡的形式输运,气泡的演化规律和动态行为特性影响着系统的传热传质及化学反应速率。本文通过搭建光电催化分解水气泡动态行为可视化实验平台,研究了气泡在水平电极表面的演化规律,探讨了气泡在表面化学反应控制下的生长机理;进一步提出了一种通过外部斩光调控气泡动态行为的方法,发现节律性斩光可使气泡在水平电极表面发生弹跳,并得到了弹跳气泡的动力学特性;通过控制电子快门开关时间调节气泡弹跳特性,得到了气泡返回次数和生长时间在不同斩光模式下的变化规律.

关键词：光电催化分解水气泡演化气泡弹跳动态行为调控

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