| 摘要 | 第3-5页 |
| ABSTRACT | 第5-7页 |
| 第一章 绪论 | 第11-60页 |
| 1.1 前言 | 第11-12页 |
| 1.2 光电化学水分解电池的基本结构与工作原理 | 第12-19页 |
| 1.2.1 光电化学水分解电池的发展简史 | 第12页 |
| 1.2.2 光电化学水分解电池的基本结构 | 第12-13页 |
| 1.2.3 光电化学水分解电池的工作原理 | 第13-14页 |
| 1.2.4 光电化学水分解电池的主要类型 | 第14-19页 |
| 1.3 光电化学水分解电池主要的性能参数 | 第19-23页 |
| 1.3.1 量子效率(光子数-电子数转换效率) | 第19页 |
| 1.3.2 太阳能转换效率(光能-化学能转换效率) | 第19-21页 |
| 1.3.3 太阳能转换氢能效率(solar-to-hydrogen efficiency, STH efficiency) | 第21-22页 |
| 1.3.4 量子效率,太阳能转换效率与STH效率的区别与联系 | 第22-23页 |
| 1.4 光电化学水分解电池太阳能转换效率的影响因素及提高方法 | 第23-44页 |
| 1.4.1 入射太阳光功率I_0的影响 | 第23-24页 |
| 1.4.2 光电流密度J_p的影响 | 第24-39页 |
| 1.4.3 外加偏压V_(app)的影响 | 第39-42页 |
| 1.4.4 光电极稳定性的影响 | 第42-44页 |
| 1.5 几种有前景的半导体光电极的研究现状 | 第44-53页 |
| 1.5.1 α-Fe_2O_3光电极的研究现状 | 第45-50页 |
| 1.5.2 Ta_3N_5光电极的研究现状 | 第50-53页 |
| 1.6 本文的研究思路和主要研究内容 | 第53-54页 |
| 1.7 本文的创新之处 | 第54-55页 |
| 参考文献 | 第55-60页 |
| 第二章 实验部分 | 第60-65页 |
| 2.1 主要化学试剂 | 第60页 |
| 2.2 粉末样品及光电极薄膜的制备 | 第60-62页 |
| 2.2.1 粉末样品的制备 | 第60-61页 |
| 2.2.2 光电极薄膜的制备 | 第61页 |
| 2.2.3 产氧电催化剂在光电极表面的担载 | 第61-62页 |
| 2.3 光电极材料的物性表征 | 第62-63页 |
| 2.3.1 粉末X射线衍射仪(XRD) | 第62页 |
| 2.3.2 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM) | 第62页 |
| 2.3.3 透射电子显微镜(TEM) | 第62页 |
| 2.3.4 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis) | 第62-63页 |
| 2.3.5 比表面积的测定 | 第63页 |
| 2.4 光电极的光电化学性质表征 | 第63-64页 |
| 2.4.1 循环伏安i-v测试 | 第63页 |
| 2.4.2 量子效率IPCE测试 | 第63页 |
| 2.4.3 计时安培i-t测试 | 第63-64页 |
| 2.4.4 法拉第效率测试 | 第64页 |
| 2.4.5 Mott-schottky测试 | 第64页 |
| 参考文献 | 第64-65页 |
| 第三章 提高Ta_3N_5光阳极的光电化学稳定性 | 第65-84页 |
| 3.1 引言 | 第65-66页 |
| 3.2 实验部分 | 第66-67页 |
| 3.2.1 Ta_3N_5光阳极的制备及Co基产氧电催化剂的担载 | 第66-67页 |
| 3.2.2 光电化学性质表征 | 第67页 |
| 3.3 结果与分析 | 第67-82页 |
| 3.3.1 Ta_3N_5与Co基产氧电催化剂的物相表征 | 第67-69页 |
| 3.3.2 Co(OH)_x/Ta_3N_5与Co_3O_4/Ta_3N_5光阳极的光电化学性质 | 第69-72页 |
| 3.3.3 Co(OH)_x/Ta_3N_5与Co_3O_4/Ta_3N_5光阳极的SEM与TEM表征 | 第72-76页 |
| 3.3.4 电解液对Co(OH)_x/Ta_3N_5与Co_3O_4/Ta_3N_5光阳极光电化学性质的影响 | 第76-78页 |
| 3.3.5 Co基产氧电催化剂修饰的Ta_3N_5光阳极与纯Ta_3N_5光阳极光照前后的表面元素含量变化 | 第78-80页 |
| 3.3.6 Co_3O_4/Ta_3N_5光阳极的光响应谱 | 第80-82页 |
| 3.4 本章小结 | 第82页 |
| 参考文献 | 第82-84页 |
| 第四章 提高Ta_3N_5光阳极的电荷分离效率P_(sep) | 第84-105页 |
| 4.1 引言 | 第84-85页 |
| 4.2 实验部分 | 第85-86页 |
| 4.2.1 Ta_3N_5光阳极的制备及Co(OH)x产氧电催化剂的担载 | 第85页 |
| 4.2.2 光电化学性质表征 | 第85-86页 |
| 4.2.3 光催化分解水性能表征 | 第86页 |
| 4.3 结果与分析 | 第86-103页 |
| 4.3.1 不同元素掺杂的Ta_3N_5光阳极的光电化学性质 | 第86-89页 |
| 4.3.2 Ge5-Ta_3N_5,Zr5-Ta_3N_5与纯Ta_3N_5的区别 | 第89-95页 |
| 4.3.3 Ge5-Ta_3N_5与纯Ta_3N_5光阳极的电荷分离效率P_(sep) | 第95-97页 |
| 4.3.4 Co(OH)_x/Ge5-Ta_3N_5与Co(OH)_x/Ta_3N_5光阳极的光响应谱 | 第97-100页 |
| 4.3.5 Co(OH)_x/Ge5-Ta_3N_5光阳极的光电化学稳定性 | 第100页 |
| 4.3.6 Ge5-Ta_3N_5光阳极电荷分离效率P_(sep)提升的原因 | 第100-103页 |
| 4.4 本章小结 | 第103页 |
| 参考文献 | 第103-105页 |
| 第五章 提高LaTiO_2N光阳极的电荷分离效率P_(sep) | 第105-131页 |
| 5.1 引言 | 第105-107页 |
| 5.2 实验部分 | 第107-109页 |
| 5.2.1 LaTiO_2N光阳极的制备及Co_3O_4产氧电催化剂的担载 | 第107-108页 |
| 5.2.2 光电化学性质表征 | 第108-109页 |
| 5.3 结果与分析 | 第109-128页 |
| 5.3.1 不同条件制备的LaTiO_2N光阳极的光电化学性质 | 第109-111页 |
| 5.3.2 不同条件制备的LaTiO_2N光阳极的SEM表征 | 第111-114页 |
| 5.3.3 LTON SSR 1250颗粒的TEM表征 | 第114-115页 |
| 5.3.4 LTON SSR 1250与LTON PC 1000光阳极的电荷分离效率Psep | 第115-118页 |
| 5.3.5 Co_3O_4/LTON SSR 1250光阳极的光响应谱 | 第118-126页 |
| 5.3.6 Co_3O_4/LTON SSR 1250光阳极的光电化学稳定性 | 第126-128页 |
| 5.4 本章小结 | 第128页 |
| 参考文献 | 第128-131页 |
| 第六章 氧氮比例对TaON光阳极电荷分离效率P_(sep)的影响 | 第131-152页 |
| 6.1 引言 | 第131-132页 |
| 6.2 实验部分 | 第132-133页 |
| 6.2.1 TaON光阳极的制备及CoO_x产氧电催化剂的担载 | 第132页 |
| 6.2.2 光电化学性质表征 | 第132-133页 |
| 6.3 结果与分析 | 第133-150页 |
| 6.3.1 TaON粉末的制备 | 第133-137页 |
| 6.3.2 TaON光阳极的光电化学性质 | 第137-139页 |
| 6.3.3 TaON光阳极的物理化学性质对其电荷分离效率P_(sep)的影响 | 第139-150页 |
| 6.4 本章小结 | 第150页 |
| 参考文献 | 第150-152页 |
| 第七章 结论与展望 | 第152-160页 |
| 7.1 主要结论 | 第152-153页 |
| 7.2 展望 | 第153-155页 |
| 附表 | 第155-158页 |
| 参考文献 | 第158-160页 |
| 攻读博士期间获得的学术成果和奖励 | 第160-162页 |
| 致谢 | 第162-164页 |
