Surface Engineering of BiVO4-based Photoelectrochemical Cells for Water Splitting
Tid: Fr 2021-12-03 kl 10.00
Plats: F3, Lindstedtsvägen 26, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/66726191042
Språk: Engelska
Ämnesområde: Kemi
Respondent: Qijun Meng , Organisk kemi, Licheng Sun
Opponent: Professor Jae Sung Lee, Department of Energy Engineering, School of Energy and Chemical Engineering, Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), Ulsan, 44919, Republic of Korea.
Handledare: Professor Licheng Sun, Organisk kemi, Molekylär elektronik, CMD, Kemi
QC 2021-11-03
Abstract
Fotoelektrokemisk (PEC) vattensplittring är en lovande teknik för att omvandla solenergi till grön vätgas. Utvecklingen av effektiva, robusta och kostnadseffektiva fotoanoder har fastställts vara av avgörande betydelse för PEC-baserad vattenoxidation. BiVO4 har ansetts vara ett av de mest framväxande metalloxidbaserade fotoanodmaterialen för PEC-baserad vattenoxidation. Att utveckla nya tekniker för ytmodifiering på BiVO4 är därför ämnet för denna avhandling.
I kapitel 1 presenteras en allmän introduktion som fokuserar på produktion av solbränsle med BiVO4-baserade PEC-celler. Kapitlet beskriver arbetsprinciperna för PEC-system, nuvarande status för BiVO4-baserade fotoanoder och modifieringsstrategier för att förbättra PEC-aktiviteten.
I kapitel 2 introduceras de karakteriseringsmetoder som används i denna avhandling och tillverkningen av BiVO4-baserade fotoelektroder.
I kapitel 3 utvecklas en postsyntetisk boratbehandling för att dekorera BiVO4-ytan på molekylär nivå. PEC-prestandan för den beredda B-BiVO4-fotoanoden utvärderas och mekanismen för PEC-förbättring undersöks därefter. Dessutom är en skiktad dubbelhydroxidbaserad co-katalysator integrerad med B-BiVO4-substratet. Dessutom diskuteras de synergistiska effekterna av boratbehandlingen och co-katalysatorn på förbättring av PEC-aktiviteten.
I kapitel 4 appliceras en konjugerad mikroporös polymerbaserad heterogen katalysator för ytmodifiering av BiVO4. PEC-prestandan för BiVO4/eCMP-Co hybrid fotoanoden diskuteras. Sedan undersöks ursprunget till PEC-förbättringen med hjälp av laddningskinetikstudier.
I kapitel 5 introduceras ett organisk-metall komplex, koboltfytat, på BiVO4 genom fotoassisterad elektrodeponering i form av ett ultratunt nanolager. PEC-prestandan för den BiVO4/CoPhy integrerade fotoanoden och rollen för CoPhy vid gränssnitt laddningsöverföring undersöks också.