三氧化二铁光阳极的制备及其光电响应研究开题报告

高效能源是现代社会平稳运行的核心要素之一，然而化石能源的大量使用也造成对如今环境与物候的恶劣影响，早日实现碳中和与碳达峰日益成为国际社会的共识，同时化石燃料自身的有限储量使得寻求新的能量来源迫在眉睫。中国既作为能源大国，又作为国际社会的中坚力量，逐步推进能源革命当仁不让。党的二十大报告里提出要“积极稳妥推进碳达峰碳中和”，对“碳达峰碳中和”系统统筹安排，并在报告中多处提及“协同推进降碳” “发展绿色低碳产业” “绿色低碳发展” “有计划分步骤实施碳达峰行动”等，为我国未来进展“双碳”工作提供了行动方针。半导体材料具备符合条件的能带间隙，因而能够吸收一定波段的太阳光，受益于异质结、肖特基结产生的电场同电子和空穴对，太阳能从而被驱动转化为化学能或电能。电能作为一种清洁能源，具备巨大的环保潜力可以进行挖掘，但往往如今电能的产生伴随着一次能源如石油,煤炭等发电所产生的污染，而对于Fe₂O₃/MOFs催化剂光电化学方面的研究有助于电能的清洁产出，这是未来解决化石燃料短缺的有效方法之一。

自1972年Honda和Fujishima利用二氧化钛半导体薄膜催化分解出氢气与氧气以来，氧化铁、三氧化钨、钒酸铋等一系列过渡金属氧化物被广泛用于光电响应研究。无论是氧化铁出色的地球丰度，抑或是我国作为首屈一指的钢铁大国不可避免产生的铁氧化废料，使得氧化铁成为一种极易获取的资源。而其2.0~2.2 eV的适中的能带宽度与较强的吸光能力，让其具备了进行光电响应研究的价值。但其本身电荷本体复合与表面复合严重，单独研究潜力有限，于是考虑与催化剂结合从而进一步研究反应动力学。

Fe₂O₃纳米薄膜的获取是研究该课题的关键步骤，目前主流的制备方式包括：原子层沉积(ALD)、水热法、气相沉积法和电化学沉积法等等。

2. 研究内容和预期目标

1） 理论方面，预测Fe₂O₃/MOFs不同的反应动力学；

2） 在FTO导电玻璃片表面以电沉积法制备Fe₂O₃纳米薄膜，通常反应状态受电解液组分比例及浓度、反应温度、电压、电极类别等条件影响。

3） 在Fe₂O₃上旋涂或室温反应沉积MOFs层。

3. 研究的方法与步骤