氟化tiolt;,2gt;和wolt;,3gt;薄膜的电化学制备、表征及其光电化学性能的研究.pdfVIP

摘要 氟化Ti02和W03薄膜的电化学制备、表征及其光电化学性 能的研究 摘要 近年来，半导体光催化技术在光电转换以及降解环境污染物等方面得到了 广泛的研究。Ti02由于具有活性高、光化学性质稳定、无毒等优点而成为首选。 但是由于其光催化反应速率还很低(不大于1％)，对太阳光吸收范围窄，只能 吸收紫外光部分，限制了其对太阳能的利用。因此，本文对Ti02表面进行电化学 氟化的方法来提高其光电化学性能，同时该方法拓展到W03以提高其可见光的 光电化学性能。全文分为两大部分。 第一部分，主要探索了提高锐钛矿型Ti02光电化学和光催化活性的方法。 采用电化学刻蚀的方法。在含氟水溶液中对阳极氧化法和溶胶凝胶法制备的锐 钛矿型电极进行电化学氟化，并与P25混晶电极进行对比。氟化电极的光电化 学性能均大幅度地提高。以刻蚀和未刻蚀Ti02为光阳极，对活性艳红X3B污染 物进行光催化(开路下)和光电催化(外加偏压)降解，发现刻蚀后氟化Ti02 电极的催化降解活性也大大提高。采用多种物理化学手段对电极进行表征，包 等，研究了刻蚀对电极的结构、组成、表面形貌和吸光性能的影响，同时结合 电化学和光电化学方法对电极的能带结构、界面性质和电荷转移动力学进行了 研究，探讨了氟化Ti02光催化活性提高的机理。结果表明，刻蚀后电极性能提 高的主要原因为，氟化导致了电极能带边缘的负移，提高了界面电荷转移速率 常数。 第二部分，主要探索了氟化对W03的可见光光电化学性能的影响。以钛钣 为基底，在含氟的酸性水溶液中，对电沉积制备的W03薄膜电极进行电化学氟 化刻蚀，并采用光电化学、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光电子 摘要 能谱(XPS)、紫外．可见漫反射光谱、光致发光(PL)等多种物理化学手段对电极进 行了表征。结果表明，刻蚀不仅使电极比表面积增大，质量减少，重要的是可 使电极表面状态发生变化。在相同催化剂质量和比表而积的条件下，这种变化 显著提高了W03薄膜电极在可见光和紫外．可见光照下的光电转换性能。刻蚀对 电极的吸光性质和晶体结构等未检测出明显变化。氟化电极在酸性中具有良好 的光电化学稳定性。机理研究表明，电极光电化学性能提高的原因可归因于： 一方面，电极表面氟化刻蚀使得平带电位负移；另一方面，光生载流子表面复 合中心数目减少。 关键词：Ti02 W03；电化学刻蚀；氟化；光电化学；可见光 ll Abstract ofFluorinatedand Electrochemical Ti02 Preparation，Characterization TheirPhotoelectrochemicalPerformance ThinFilmand W03 Abstract The of hasattractedresearchers rapiddevelopmentphotochemicalsystems many to anew for thefuture ofcleanandsustainable way securing supply investigate ofthemost semiconductorsfor energy．One promising UV