Skip navigation

DSpace

機構典藏 DSpace 系統致力於保存各式數位資料(如:文字、圖片、PDF)並使其易於取用。

點此認識 DSpace
DSpace logo
English
中文
  • 瀏覽論文
    • 校院系所
    • 出版年
    • 作者
    • 標題
    • 關鍵字
  • 搜尋 TDR
  • 授權 Q&A
    • 我的頁面
    • 接受 E-mail 通知
    • 編輯個人資料
  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 理學院
  3. 化學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/90052
標題: 鐵電性鐵酸鉍層對釩酸鉍光陽極催化水分解之影響
Photoelectrochemical Water Splitting by BiVO4 Photoanode Altered with Ferroelectric BiFeO3
作者: 陳重宇
Jong-Yu Chen
指導教授: 姜昌明
Chang-Ming Jiang
關鍵字: 光電催化,過渡金屬氧化物,半導體載子動力學,阻抗方法,
photoelectrochemical catalysis,transition metal oxide,semiconductor carrier dynamics,impedance-based techniques,
出版年 : 2023
學位: 碩士
摘要: 光電化學水分解是一個熱門的研究領域,用於綠色能源的生成和儲存。儘管過渡金屬氧化物具有良好的操作穩定性,但這些材料的載子遷移率低、復合速率高,導致入射光子到電流的效率低,限制了商業化的潛力。在可用的光吸收材料中,釩酸鉍(BiVO4,簡稱BVO)是最適合光電化學水氧化反應的金屬氧化物光陽極。本研究旨在通過於氟摻雜二氧化錫(FTO)基板與BVO薄膜之間或上方沉積一層鐵電性鐵酸鉍(BiFeO3,簡稱BFO)層來增強BVO的載子傳輸效率。通過對鐵電性BFO層進行電晕極化形成能帶彎曲,於BVO/BFO界面處產生強電場來協助分離BVO層中的光生電子-電洞對。藉著使用線性掃描伏安法來評估光電化學效率的提高;然後應用電化學阻抗譜(EIS)和強度調變光電流/電壓譜(IMPS/IMVS)來解析BVO和BVO/BFO複合材料的傳輸和復合時間常數、擴散係數和衰減長度。在無外加偏壓的情況下,進行瞬態吸收(TAS)光譜測量,以獲得不同極化方向的BFO/FTO的載子動力學。研究發現,BFO的自發極化不僅可以改善BVO中的載子分離,還能在BFO本身中顯著改變載子動力學。總體而言,本研究證明,BFO鐵電性所造成之能帶彎曲可以有效改變BVO中的載子動力學。然而,BFO內的載子傳輸特性主導了此異質接面電極的光子到電流轉換效率。
Photoelectrochemical water splitting has been a vigorous field of research for the generation and storage of green energy. Although transition metal oxides exhibit decent operational stability, these materials also suffer from low carrier mobilities and high recombination rates, leading to low incident photon-to-current efficiencies and limited commercialization potential. Among the available light absorbers, bismuth vanadate (BiVO4, BVO) represents the best-performing metal oxide photoanode for PEC oxygen evolution reaction. This research aims to enhance the carrier transport efficiency of BVO by inserting a bismuth ferrite (BiFeO3, BFO) layer between or above a BVO thin film deposited on fluorine-doped tin oxide (FTO) substrate. Corona polling was performed to induce spontaneous polarization of the multiferroic BFO layer, with the aim of using the strong electric field at the BVO/BFO interface to assist the separation of photogenerated electron-hole pairs in the BVO layer. The enhancement in PEC efficiency was evaluated by linear sweep voltammetry; electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and intensity modulated photocurrent/voltage spectroscopy (IMPS/IMVS) were then applied to deconvolute transport and recombination time constants, diffusion coefficients, and decay lengths for BVO, BFO, and BVO/BFO composite. Transient absorption spectroscopy (TAS) was conducted to obtain carrier dynamics of BFO/FTO with different polarization orientations in the absence of external bias. It was found that the spontaneous polarization of BFO can not only improve the carrier separation in BVO but also largely modifies the carrier dynamics within BFO itself. Overall, this work demonstrates that the ferroelectric band bending of BFO can efficiently alter the charge dynamics in the BVO. However, the carrier transport within BFO played a dominant role in affecting the photon-to-current conversion efficiency of the heterojunction electrode.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/90052
DOI: 10.6342/NTU202304062
全文授權: 同意授權(限校園內公開)
顯示於系所單位:化學系

文件中的檔案:
檔案 大小格式 
ntu-111-2.pdf
授權僅限NTU校內IP使用(校園外請利用VPN校外連線服務)
18.2 MBAdobe PDF檢視/開啟
顯示文件完整紀錄


系統中的文件,除了特別指名其著作權條款之外,均受到著作權保護,並且保留所有的權利。

社群連結
聯絡資訊
10617臺北市大安區羅斯福路四段1號
No.1 Sec.4, Roosevelt Rd., Taipei, Taiwan, R.O.C. 106
Tel: (02)33662353
Email: ntuetds@ntu.edu.tw
意見箱
相關連結
館藏目錄
國內圖書館整合查詢 MetaCat
臺大學術典藏 NTU Scholars
臺大圖書館數位典藏館
本站聲明
© NTU Library All Rights Reserved