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摘 要

光分解水制氢气在当前资源紧张的情况下，是获得可再生清洁能源的有效方法之一，并受到科学家们的广泛关注。目前，主要研究的光电极材料包括二氧化钛，氧氮化钽,五氮化三钽，α-Fe₂O₃等化合物。本文介绍了一些研究较多的光电极材料在光解水方面的研究进展。其中α-Fe₂O₃由于广泛存在于大自然中，资源储量大，容易获得，性质稳定，禁带宽度较小等优势，在众多光电极材料中脱颖而出。但是α-Fe₂O₃也存在着很多的缺点。比如空穴扩散距离很短，只有2-4nm^[1]，导电性能不高等。因此，如何提高光催化效率，提高光阳极的光电流性能就变得非常重要。经过科学家们的总结，提高光催化性能的方法大致可分为形貌控制、元素掺杂、构建异质结和表面修饰等。本文将通过水热法合成不同厚度的氧化铁薄膜，分析其对光电流性能的影响。

关键词：光解水制氢气 光催化材料 α-Fe₂O₃薄膜 水热法 光电流

Abstract

Photolysis Hydrogen is one of the most effective ways to obtain renewable clean energy in the current resourceconstraints and is widely watched by scientists.At present, the main research of the electrode material, including TiO₂,BiBO₄,NiO,α-Fe₂O₃ and other oxygen-doped compounds.This paper introduces some research on the photochemical hydrolysis of photoelectrode materials.Among them, α-Fe₂O₃ is widely used in many kinds of photoelectrode materials because of its widespread advantages in nature, large reserves of resources, Easy to get, stable nature, narrow band gap and so on.However, α-Fe₂O₃ also has many shortcomings,Such as hole diffusion distance of only 2-4 nm and conductive performance is not high.Therefore, how to improve the photocatalytic efficiency and improve the photocurrent performance of the light anode becomes very important.After the scientists summed up the way to improve the performance of photocatalytic performance can be divided into topography control, element doping, construction of heterojunction and surface modification.In this paper, α-Fe₂O₃ films with different thickness were prepared by hydrothermal method , and their effects on photocurrent performance were studied.

Key words:Photocatalytic decomposition of water into hydrog Photocatalytic materials α-Fe₂O₃ film Hydrothermal Photocurrent

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2光催化分解水原理 2

1.3光解水催化剂材料研究进展 3

1.4α-Fe₂O₃简介 5

1.5α-Fe₂O₃制备方法 6

1.5.1 喷雾热分解法 6

1.5.2 水热法 6

1.5.3 气相沉积法 6

1.5.4 热氧化和热裂解法 7

1.5.5 阳极氧化法 7

1.6提高α-Fe₂O₃光电性能的方法 7

1.6.1 元素掺杂 8

1.6.2 形貌控制 9

1.6.3 表面修饰 9

1.7本论文研究意义及内容 10

1.7.1论文研究意义 10

1.7.2论文内容 10

第二章 实验部分 12

2.1 α-Fe₂O₃的水热法制备 12

2.2 样品的表征 12

2.2.1 X射线衍射技术（XRD）表征 12

2.2.2扫描电子显微镜（SEM）表征 12

2.2.3紫外可见吸收光谱（UV-Vis） 13

第三章 实验结果分析与讨论 14

3.1 XRD分析 14

3.2 SEM及UV-Vis分析 14

3.3 光电流性能分析及实验结论 16

3.4总结与展望 16

参考文献 18

致谢 21

1. 绪论

1.1研究背景

随着世界科技越来越先进，人们对于能量资源的消耗也逐渐变得越来越多。煤炭，石油，天然气等能源是不可再生的，越用越少，最终避免不了能源枯竭的结局。能源问题已经成为了人们不得不面对的一个世纪难题。而且它们在燃烧时，不可避免的会生成大量CO₂和各种有害气体，导致环境恶化，从而降低我们的生活质量。因此，人们渴望通过研究和开发新的可再生清洁能源，调节可在生清洁能源在日常生活和工业生产中的比例来缓解能源和环境危机。

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