三維ATO反蛋白石復合結構的制備及光電化學性能研究.pdf

1、能源危機和環境污染已經成為制約經濟發展的兩大嚴峻問題。光電化學池利用太陽能將水分解制備氫氣是一種綠色環保的制氫方法。一些半導體材料，例如TiO2、Fe2O3、BiVO4都已經被用作光陽極材料用于光解水制氫。但這些半導體材料存在載流子擴散距離短、導電性差、光吸收率不高等問題，降低了其光電轉化效率?；诖?，本文制備了Sb摻雜SnO2的三維ATO反蛋白石結構，并將其作為導電骨架與Fe2O3、TiO2半導體材料復合，研究了這兩種復合結構的光電化

2、學性質，以及ATO反蛋白石骨架對于提升材料光電化學性能的作用與機理。主要研究內容如下:
　　(1)采用無皂乳液聚合法制備了不同粒徑的聚苯乙烯微球（PS球），并通過垂直沉降法將PS球自組裝成三維膠體晶體，再通過溶膠-凝膠法制備了三維ATO反蛋白石結構。結果表明制備的PS球粒徑均一、分散性良好;組裝的膠體晶體是有序的面心立方結構(fcc)，缺陷較少;三維ATO反蛋白石結構是一種大孔陣列結構。
　　(2)以三維ATO反蛋白石為模板

3、，通過水熱合成法成功制備了3D ATO/Fe2O3復合結構。探究了三維ATO模板中Sb摻雜量、PS球粒徑大小、模板厚度對光電化學性質的影響。實驗結果表明:①三維ATO在體系中起到的作用主要有兩個，一是ATO作為導電骨架，有利于電子的快速傳遞，提高了光電轉化效率;二是三維大孔結構有巨大的比表面積提供了更多的活性位點，同時提高了對光的利用率。②Sb摻雜量對復合結構的光電流性能有較大影響，當Sb摻雜量為25％時，3D ATO/Fe2O3復合結