氧化钨基纳米结构薄膜电极的制备及光电性能 -中南大学出版社

氧化钨基纳米结构薄膜电极的制备及光电性能

【作者】：李文章李洁
【出版时间】：2015-11
【字数】：166（千字）
【定价】：￥45（元）
【出版社】：中南大学出版社
【ISBN】：978-7-5487-2071-3
【页码】：（页）
【开本】：16开

该书以介绍国内外用于光电化学分解水的半导体氧化物薄膜电极为基础，着重阐述纳米结构氧化钨薄膜的光电化学行为。作者通过采用纳米结构光电极有序构建、光电化学特性研究、光生电子-空穴传输模型建立、电极掺杂改性等途径建立和优化纳米结构氧化钨光电化学体系，着重研究了纳米结构氧化钨薄膜电极的制备工艺和相应的光电化学性能，并对其光电化学反应的机理进行了一定程度的探索。此外，研究了有序纳米结构的氧化钨材料进行掺杂改性，进一步提高有序氧化钨纳米材料的光电性能，拓展了其太阳能应用的潜能。

该书内容丰富、数据翔实、结构严谨、可读性强，可以作为材料科学和光电电化学相关专业教学或参考用书，也可以供从事钨基材料研究、开发和生产的科技人员参考。

第1章绪论 1
1.1 引言 1
1.2 WO3的性质及晶体结构 2
1.2.1 WO3的基本性质 2
1.2.2 WO3的晶体结构 2
1.3 WO3纳米薄膜材料的制备方法 4
1.3.1 溅射法 4
1.3.2 溶胶-凝胶法 5
1.3.3 阳极氧化法 5
1.3.4 蒸发法 6
1.3.5 电化学沉积法 7
1.3.6 化学气相沉积法 7
1.4 WO3纳米材料在光电化学领域的研究进展 8
1.4.1 WO3纳米材料在光电化学领域中的应用 8
1.4.2 WO3光电化学反应体系的基本原理 10
1.4.3 WO3光电化学池体系的研究方法 12
1.5 提高WO3光电化学性能的途径 13
1.5.1 改善材料结构 13
1.5.2 贵金属沉积 14
1.5.3 半导体耦合 15
1.5.4 离子掺杂 16
1.6 当前需要研究的内容 17
第2章实验及测试方法 20
2.1 实验仪器和设备 20
2.2 实验试剂 21
2.2.1 实验试剂 21
2.2.2 镀膜衬底处理 22
2.3 结构表征及性能测试 23
第3章聚合物前驱体法制备WO3纳米薄膜及其光电化学性质
3.1 引言 26
3.2 实验部分 26
3.2.1 前驱体溶胶的制备 26
3.2.2 WO3薄膜的制备 27
3.2.3 WO3薄膜的表征 27
3.2.4 光电化学性质测试 27
3.3 结果与讨论 27
3.3.1 WO3纳米薄膜的结构与形貌表征 27
3.3.2 WO3聚合物前驱体溶胶合成的化学反应研究 31
3.3.3 WO3纳米薄膜的生长结晶过程 39
3.3.4 WO3纳米薄膜电极的光电化学性质 46
3.4 小结 59
第4章自组装纳米孔状WO3电极制备及其光电化学性质
4.1 引言 61
4.2 实验部分 62
4.2.1 自组装纳米孔状WO3电极的制备 62
4.2.2 纳米孔状WO3电极的表征 62
4.3 结果与讨论 62
4.3.1 阳极氧化工艺条件考察 62
4.3.2 自组装纳米孔状WO3形成机制 70
4.3.3 纳米孔状WO3结晶过程研究 72
4.3.4 自组装纳米孔状WO3电极的光电化学性能 75
4.4 小结 82
第5章氮掺杂自组装纳米孔状WO3电极的制备及光电性能
5.1 引言 84
5.2 实验部分 85
5.2.1 氮掺杂自组装纳米孔状WO3电极的制备 85
5.2.2 氮掺杂纳米孔状WO3电极的表征 85
5.3 结果与讨论 85
5.3.1 氮掺杂纳米孔状WO3的组成及形貌 85
5.3.2 氮掺杂纳米孔状WO3电极的光电化学性质 88
5.4 小结 94
第6章纳米结构WO3电极界面电荷转移动力学过程96
6.1 引言 96
6.2 实验部分 97
6.2.1 纳米晶和自组装纳米孔状WO3电极的制备 97
6.2.2 纳米结构WO3电极的表征 97
6.3 结果与讨论 97
6.3.1 纳米结构WO3电极表面形貌及光电性能 97
6.3.2 纳米结构WO3电极界面电荷转移的动力学过程 99
6.4 小结 105
参考文献 106

光电化学技术以直接利用太阳能作为能量来驱动反应，已成为当前洁净能源生产和环境污染治理的重要手段。通过光电化学技术开发的清洁能源有效地利用了太阳光的能量，有望解决社会面临的能源短缺问题。然而，目前光电化学光阳极的催化材料主要为TiO2、 ZnO等宽禁带半导体氧化物，仍需要通过紫外光激发，无法充分利用太阳能；高性能光阳极材料制备工艺复杂、条件苛刻，难以实现工业化，且材料形貌的有序性有待于进一步提高；此外，光生电子在半导体光电极的传输过程和机理还有待进一步研究。

目前，主要从材料筛选、微纳设计和结构改性等方面对光电化学池阳极材料进行研究，一方面在提高电子传输性能的同时拓展其可见光响应范围，提高其综合光电性能；另一方面发展短流程低成本的氧化物薄膜制备方法，获得不同微纳结构的薄膜电极。此外，光生电子传输机制的研究对于阳极材料的设计及制备至关重要，深入分析薄膜电极在光电化学反应过程的电子传输机制是开发高性能光阳极材料的关键。

本书以光电化学分解水体系用氧化钨阳极材料为背景，采用光电化学方法结合显微组织的表征，从纳米结构光电极有序构建、光电化学特性研究、电极掺杂改性材料及光生电子-空穴传输模型建立等方面研究氧化钨薄膜电极的光电化学行为，目的在于提高其综合光电性能。全书分为6章，内容分别如下：第1章，介绍国内外氧化钨阳极材料在光电化学中的应用及其研究现状；第2章，介绍半导体氧化钨薄膜的制备及研究方法；第3章，研究了氧化钨薄膜聚合物前驱体制备方法及光电化学特性；第4章，研究了纳米孔状氧化钨薄膜的阳极制备工艺；第5章，针对氧化钨薄膜的光响应范围较窄的问题，通过氨气/氮气气氛热处[HK][GK0！7]理对其进行掺杂改性；第6章，研究了两种纳米结构氧化钨薄膜电极的界面电荷转移动力学过程。

本书的出版得到了国家自然科学基金青年科学基金项目(编号： 51304253)和中国博士后科学基金面上资助项目(编号： 2012M511414)的支持，在此一并表示感谢。

由于作者的学术水平有限，本书难免存在一些不足或错误之处，敬请广大同行专家批评指正。

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2010年12月