金属硼化物助催化剂对ta3n5光电极的光电化学分解水性能的影响

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文金属硼化物助催化剂对Ta3N5光电极的光电化学分解水性能的影响作者姓名：陈润泽指导教师：孙旭东教授东北大学材料与冶金学院成会明研究员中国科学院金属研究所刘岗研究员中国科学院金属研究所申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：硕士学科类别：工学材料学2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：赵骧教授闻雷副研究员；朱琦副教授东北大学2014年6月万方数据AThesisinMaterialScienceTheEffectofM

2、etalBorideCo--catalystsOilthePerformanceofTa3N5PhotoanodesforPhotoelectrochemicalWaterSplittingByChenRunzeSupervisor：ProfessorSunxudongProfessorChengHuimingProfessorLiuGangNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢

3、的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研冗成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一．J司工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=占▲思。学位论文作者签名：俅7叼佯日期：沙／争D‘巧学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者

4、获得学位后：半年口一年口一年半口两年_学位论文作者签名：7J．7c：司瞎签字日期：弘肜矿乡彩导师繇移确签字日期：20／午口乡“万方数据东北大学硕士毕业论文摘要金属硼化物助催化剂对Ta3N5光电极的光电化学分解水性能的影响摘要能源危机和环境污染是21世纪以来人类社会面临的两大问题，利用光电化学电池分解水制氢，将丰富的太阳能以化学能形式储存起来是解决当前能源和环境问题的有效手段之一。光电化学分解水电池的核心部件是半导体光电极材料，通过在光电极表面修饰助催化剂可以提高光生载流子的收集效率和降低催化分解水反应过

5、电势，可有效提高整个光电化学电池的转化效率。因此，探索和开发新型高效助催化剂受到广泛关注。本文以Ta3N5纳米棒阵列光阳极为吸光材料，探索新型助催化剂FeB、CoB和NiB对其光电化学分解水性能的影响，具体为：通过连续离子层吸附与反应法，在Ta3N5纳米棒阵列光电极上均匀地包覆一层CoB和FeB助催化剂，分别标记为1、a3N5．CoB和Ta3N5．FeB。在相对于可逆氢电极1．23V的电位下，Ta3N5．CoB和Ta3N5．FeB分别具有2．71mA／cm2和2．16mA／cm2的光电流密度值，分别是未

6、修饰的TaaN5光阳极电流密度的1213倍和9．8倍，光电流起始电位相比于未修饰的Ta3N5光阳极的分别负移了约300mV和150mV。探索并设计双助催化剂的协同效应。利用连续离子层吸附与反应法，在Ta3N5一CoB和Ta3N5一FeB光阳极表面沉积具有更高催化产氧活性的NiB，所得电极分别标记为Ta3N5．CoB／NiB和Ta3N5．FeB／NiB。在相对于可逆氢电极1．23V的电位下，Ta3N5．CoB／NiB的光电流密度为3．50mA／cm2，是未修饰的Ta3N5纳米棒阵列光电极光电流密度值的15

7、．9倍，是修饰了单助催化剂Ta3N5．CoB光阳极的1．3倍，且光电流起始电位相对于未修饰的Ta3N5纳米棒阵列光阳极负移约400mV，相对于Ta3N5．CoB光阳极负移约100mV。而对于Ta3N5．FeB／NiB光阳极，其在相对于可逆氢电极1．23V的电位下光电流密度为4．4mA／cm2，是未修饰的Ta3N5纳米棒阵列光阳极光电流密度值的20倍，是修饰了单助催化剂硼化铁的2．O倍，光电流起始电位相对于未修饰的Ta3N5纳米棒阵列光阳极负移了约350mV，相对于Ta3N5。FeB光阳极负移了200mV

8、左右。关键词：光电化学；分解水；助催化剂；金属硼化物III万方数据东北大学硕士毕业论文AbstractTheEffectofMetalBorideCo—catalystsonthePerformanceofTa3N5PhotoanodesforPhotoelectrochemicalWaterSplittingAbstractStoringabundantsolarenergyinchemicalformsuchashydrogenbyph