研究目的
研究CdS/TiO2纳米纤维结构的制备与优化，以提高光电化学水分解效率，促进氢气生成。
研究成果
CdS/TiO2纳米纤维结构在CdS浸泡时间为2小时时，在0.00 V（相对于Ag/AgCl）下展现出最高3.2%的光转换效率，显示出在能量转氢装置中应用的显著潜力。
研究不足
该研究的局限性在于，随着CdS层厚度增加，光生载流子可能发生复合，这可能导致光电转换效率下降，尽管电子-空穴对的产生量更高。
1：实验设计与方法选择：
研究采用四异丙醇钛为前驱体，通过电纺丝在ITO基底上合成TiO2纳米纤维，随后进行煅烧处理。再以不同浸渍时间采用浸涂法在TiO2纳米纤维上沉积CdS，以优化水分解效率。
2：样品选择与数据来源：
利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)对样品形貌及晶体结构进行表征分析。
3：实验设备与材料清单：
包括用于光电化学测量的恒电位仪、150W氙灯模拟太阳光，以及合成与电解液制备所需各类化学品。
4：实验流程与操作步骤：
在特定电解液中模拟太阳光照射条件下测量光电化学性能，以光电流密度和光转换效率作为关键指标。
5：数据分析方法：
采用Kubelka-Munk法测定带隙，根据光电流密度与入射光强度计算光转换效率。
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获取完整内容-
FE-SEM
Hitachi S4800
Hitachi
Used for morphological characterization of the fabricated samples.
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HRTEM
JEOL JEM-2100F
JEOL
Used for high-resolution transmission electron microscopy analysis of the samples.
-
XRD
Siemen D5005
Siemens
Used for X-ray diffraction analysis to determine the crystalline structure of the samples.
-
Raman spectrometer
RFS 100 FT-Raman Bruker spectrometer
Bruker
Used for Raman spectroscopy analysis of the samples.
-
poly(vinylpyrrolidone)
wt 360,000
Sigma-Aldrich Co., Ltd
Used in the electrospinning process as part of the precursor solution for TiO2 nanofibers synthesis.
-
ethanol
≥ 99.8%
Solvent used in the preparation of the electrospinning solution.
-
acetic acid
≥ 99%
Used in the preparation of the electrospinning solution.
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titanium tetraisopropoxide
97%
Sigma-Aldrich Co., Ltd
Precursor for the synthesis of TiO2 nanofibers.
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cadmium nitrate tetrahydrate
98%
Aldrich Chemical Company, Inc
Source of Cd2+ for CdS deposition on TiO2 nanofibers.
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thioacetamide
98%
Alfa Aesar Co., Ltd
Source of S2? for CdS deposition on TiO2 nanofibers.
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sodium sulfide pentahydrate
98%
DaeJung Chemical and Metals Co., Ltd
Used in the electrolyte solution for PEC measurements of CdS/TiO2 photoanodes.
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sodium sulfite
≥ 98%
Sigma-Aldrich Co., Ltd
Used in the electrolyte solution for PEC measurements of CdS/TiO2 photoanodes.
-
sodium sulfate
≥ 98%
Sigma-Aldrich Co., Ltd
Used in the electrolyte solution for PEC measurements of uncoated TiO2 photoanode.
-
UV–vis spectrophotometer
Carry 3000
Used for optical characterization of the samples.
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XPS
GT-3000A
Used for elemental and chemical state analyses of the samples.
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Potentiostat/Galvanostat
DY2300
Used for photoelectrochemical measurements.
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Xenon lamp
Gloria-X150A
Used as a simulated sunlight source for PEC measurements.
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