| 摘要 | 第11-13页 |
| Abstract | 第13-15页 |
| 第一章 绪论 | 第16-68页 |
| 1.1 太阳能的转化利用 | 第16-19页 |
| 1.1.1 光能燃料与氢能经济 | 第16-17页 |
| 1.1.2 光助产氢途径 | 第17-18页 |
| 1.1.3 人工光合作用(光电催化水分解反应) | 第18-19页 |
| 1.2 PEC水分解反应相关光电化学理论基础 | 第19-30页 |
| 1.2.1 半导体/溶液界面 | 第19-21页 |
| 1.2.2 载流子的传输与复合 | 第21-24页 |
| 1.2.3 半导体光电极材料的选取 | 第24-30页 |
| 1.3 α-Fe_2O_3光阳极的研究进展 | 第30-48页 |
| 1.3.1 α-Fe-2O_3的性质 | 第30-33页 |
| 1.3.2 α-Fe_20_3光阳极的研究目标与策略 | 第33-34页 |
| 1.3.3 α-Fe_2O_3光阳极纳米结构研究 | 第34-41页 |
| 1.3.4 α-Fe_2O_3光阳极的掺杂研究 | 第41-44页 |
| 1.3.5 α-Fe_20_3光阳极表面修饰的研究 | 第44-48页 |
| 1.4 单晶Si光电极的研究进展 | 第48-55页 |
| 1.4.1 n-Si光阳极的研究 | 第49-51页 |
| 1.4.2 p-Si光阴极的研究 | 第51-55页 |
| 1.5 光合成电解池的研究进展 | 第55-58页 |
| 1.5.1 PV+PEC构型 | 第56页 |
| 1.5.2 双光电极串联构型 | 第56-58页 |
| 1.6 本论文研究思路 | 第58-60页 |
| 参考文献 | 第60-68页 |
| 第二章 实验部分 | 第68-85页 |
| 2.1 实验材料与仪器 | 第68-70页 |
| 2.2 电极性能的测试 | 第70-77页 |
| 2.2.1 光学测试条件 | 第70-73页 |
| 2.2.2 (光)电化学测试 | 第73-77页 |
| 2.2.2.1 光开路电势的测定(OCP) | 第73页 |
| 2.2.2.2 I-E曲线(稳态极化曲线)的测定(LSV) | 第73页 |
| 2.2.2.3 光电极瞬态光电流与稳定性测试(CA) | 第73-74页 |
| 2.2.2.4 光电极切光测试(Chopped Light) | 第74页 |
| 2.2.2.5 Mott-Schottky曲线的测定 | 第74-75页 |
| 2.2.2.6 STH能量转化效率的计算 | 第75-77页 |
| 2.3 电极材料的表征 | 第77-83页 |
| 2.3.1 紫外可见光谱分析(UV-Vis Spectra) | 第77-78页 |
| 2.3.2 X射线衍射分析(X-ray Diffraction,XRD) | 第78-79页 |
| 2.3.3 X射线荧光光谱分析(X-ray Fluorescence,XRF) | 第79-80页 |
| 2.3.4 X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS) | 第80-81页 |
| 2.3.5 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM) | 第81-82页 |
| 2.3.6 透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy,TEM) | 第82页 |
| 2.3.7 原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM) | 第82页 |
| 2.3.8 α-Fe_2O_3粗糙因子的测定(Roughness Factor,RF) | 第82-83页 |
| 参考文献 | 第83-85页 |
| 第三章 光电水分解中α-Fe_2O_3光阳极的制备方法研究 | 第85-153页 |
| 3.1 引言 | 第85-86页 |
| 3.2 α-Fe_2O_3光阳极的制备方案 | 第86-89页 |
| 3.2.1 电化学沉积法制备α-Fe_2_O_3光阳极 | 第86-87页 |
| 3.2.2 水热沉积法制备α-Fe_2O_3光阳极 | 第87页 |
| 3.2.3 APCVD法制备α-Fe_2O_3光阳极 | 第87-89页 |
| 第一部分 初步探索：液相合成法制备α-Fe_2O_3光阳极 | 第89-117页 |
| 3.3 平整α-Fe_2O_3薄膜的电化学还原法制备 | 第89-102页 |
| 3.3.1 脉冲电沉积设定条件的影响 | 第90-94页 |
| 3.3.2 电解液中F-浓度的影响 | 第94-95页 |
| 3.3.3 Ti~(4+)掺杂的影响 | 第95-100页 |
| 3.3.4 退火温度的影响 | 第100-102页 |
| 3.4 具有取向结构的α-Fe_2O_3薄膜的水热沉积法制备 | 第102-117页 |
| 3.4.1 pH值的影响 | 第104-105页 |
| 3.4.2 反应温度的影响 | 第105-107页 |
| 3.4.3 反应时间的影响 | 第107-112页 |
| 3.4.4 退火条件的影响 | 第112-117页 |
| 第二部分 方法建立：气相合成法制备α-Fe_2O_3光阳极 | 第117-150页 |
| 3.5 具有枝晶结构的α-Fe_20_3薄膜的化学气相沉积法制备 | 第117-149页 |
| 3.5.1 前体载气流速的影响 | 第120-127页 |
| 3.5.2 主载气流速的影响 | 第127-133页 |
| 3.5.3 沉积温度的影响 | 第133-142页 |
| 3.5.4 沉积时间的影响 | 第142-147页 |
| 3.5.5 其它因素的影响 | 第147-149页 |
| 3.6 本章小结 | 第149-150页 |
| 参考文献 | 第150-153页 |
| 第四章 α-Fe_2O_3光阳极的结构调控 | 第153-213页 |
| 4.1 引言 | 第153-154页 |
| 4.2 α-Fe_2O_3光阳极结构调控的思路与方法 | 第154-157页 |
| 4.2.1 磁控溅射镀膜流程 | 第155-156页 |
| 4.2.2 多孔骨架薄膜基底的构建 | 第156-157页 |
| 4.2.3 金岛基底的构建 | 第157页 |
| 4.3 去合金化方法探索：纳米多孔Ag(NPS)构建 | 第157-169页 |
| 4.3.1 溅射标准工作曲线 | 第157-159页 |
| 4.3.2 Ag-Al合金的去合金化 | 第159-163页 |
| 4.3.3 Ag-Cu合金的去合金化 | 第163-169页 |
| 4.4 纳米多孔Au(NPG)基底α-Fe_2O_3光阳极 | 第169-210页 |
| 4.4.1 溅射标准工作曲线 | 第169-170页 |
| 4.4.2 Au-Cu体系NPG基底 | 第170-178页 |
| 4.4.3 Au-Ag体系NPG基底 | 第178-196页 |
| 4.4.4 金岛(GIs)基底的构建 | 第196-207页 |
| 4.4.5 NPG与GIs的结构调控作用分析 | 第207-210页 |
| 4.5 本章小结 | 第210-211页 |
| 参考文献 | 第211-213页 |
| 第五章 α-Fe_20_3光阳极非贵金属助催化剂研究 | 第213-256页 |
| 5.1 引言 | 第213-214页 |
| 5.2 助催化剂的修饰方法与评价标准 | 第214-216页 |
| 5.2.1 浸渍法 | 第214页 |
| 5.2.2 电沉积法 | 第214页 |
| 5.2.3 光电沉积法 | 第214-215页 |
| 5.2.4 水(溶剂)热法 | 第215页 |
| 5.2.5 磁控溅射镀膜法 | 第215页 |
| 5.2.6 助催化剂的评价标准 | 第215-216页 |
| 5.3 Co基助催化剂 | 第216-228页 |
| 5.3.1 浸渍法 | 第217-219页 |
| 5.3.2 电沉积法 | 第219-222页 |
| 5.3.3 光电沉积法 | 第222-224页 |
| 5.3.4 Co基催化剂的性质分析 | 第224-228页 |
| 5.4 Fe基助催化剂 | 第228-234页 |
| 5.4.1 FeOOH助催化剂的修饰条件 | 第229-232页 |
| 5.4.2 FeOOH助催化剂的性质分析 | 第232-234页 |
| 5.5 Ni基助催化剂 | 第234-245页 |
| 5.5.1 电化学法修饰 | 第235-237页 |
| 5.5.2 溶剂热法修饰 | 第237-242页 |
| 5.5.3 磁控溅射法修饰 | 第242-245页 |
| 5.6 助催化剂与光电极的匹配性 | 第245-247页 |
| 5.7 反应性溅射法修饰助催化剂 | 第247-251页 |
| 5.8 助催化剂修饰效果的比较 | 第251-252页 |
| 5.9 本章小结 | 第252-253页 |
| 参考文献 | 第253-256页 |
| 第六章 人工光合作用氯析出光阳极研究 | 第256-287页 |
| 6.1 引言 | 第256页 |
| 6.2 提升光电转化效率(STC)的思路 | 第256-258页 |
| 6.3 实验方法的建立 | 第258-261页 |
| 6.3.1 CER光阳极的制备 | 第258-259页 |
| 6.3.2 流动电解池的设计与应用 | 第259-260页 |
| 6.3.3 电解液的配制 | 第260-261页 |
| 6.3.4 产物的检测 | 第261页 |
| 6.4 CER光阳极制备条件的优化 | 第261-271页 |
| 6.4.1 背电极的影响 | 第261-265页 |
| 6.4.2 电极层的制备条件 | 第265-271页 |
| 6.5 影响CER光阳极稳定性的测试因素 | 第271-274页 |
| 6.6 产物的检测 | 第274-279页 |
| 6.7 STC转化效率的计算 | 第279-282页 |
| 6.8 本章小结 | 第282页 |
| 参考文献 | 第282-287页 |
| 第七章 含氯体系光合成电池研究 | 第287-323页 |
| 7.1 引言 | 第287-288页 |
| 7.2 研究思路与实验方法 | 第288-292页 |
| 7.2.1 光电极的确定 | 第288-289页 |
| 7.2.2 光电极的制备流程 | 第289-290页 |
| 7.2.3 反应原理及光电解池的结构 | 第290-292页 |
| 7.3 p-Si NW光阴极性能优化 | 第292-314页 |
| 7.3.1 EMD法的条件对Si NW的影响 | 第292-300页 |
| 7.3.2 p-Si NW光阴极Pt助催化剂的修饰 | 第300-314页 |
| 7.3.2.1 EMD法修饰Pt助催化剂 | 第300-308页 |
| 7.3.2.2 光电沉积法修饰Pt助催化剂 | 第308-314页 |
| 7.4 光合成电池的性能研究 | 第314-321页 |
| 7.4.1 TiO_2光阳极的性能与材料表征 | 第314-316页 |
| 7.4.2 光合成电池的组装与性能测试 | 第316-321页 |
| 7.5 本章小结 | 第321-322页 |
| 参考文献 | 第322-323页 |
| 攻读博士学位期间已发表和待发表的论文 | 第323页 |
| 会议论文 | 第323-324页 |
| 致谢 | 第324页 |
