本研究中藉由簡易、低成本且低汙染的實驗手段，製備氧化亞銅奈米線結構，並應用於光電化學產氫之研究。實驗設計藉由改變其合成步驟中之溫度參數(4℃環境下成長之氫氧化銅轉化氧化亞銅)，改善奈米線之結晶結構，成功優化其光電化學特性，純氧化亞銅奈米線試片的光電流密度在-0.6 V電壓下由1.8 mA/cm2提升至2.2 mA/cm2。
為了進一步提升氧化亞銅於光電化學產氫的效率，實驗中以浸泡法的方式在氧化亞銅奈米線結構表面合成氧化鋅奈米顆粒，使其形成PN結構，並接續在表面沉積二氧化鈦及白金奈米顆粒，用以提升氧化亞銅之光電轉換效率並降低其反應之過電位。同樣以簡易的方式成功合成出氧化亞銅/氧化鋅/二氧化鈦/白金奈米線結構，並應用於光電化學產氫之研究，實驗結果在-0.6 V電壓下最高光電流密度可達8.2 mA/cm2。
本研究結果均證明了氧化亞銅是一種具有潛力的光電化學材料，並在光電化學產氫這塊領域中能有良好的表現。

Cu2O nanowires were prepared by means of a simple, cost-effective and low-pollution method for the application of photoelectrochemical hydrogen generation. By changing the temperature parameters form 25 oC to 4 oC for the synthesis Cu(OH)2 nanowires (subsequently convert Cu(OH)2 to Cu2O at 550 oC in N2 environmental condition), the crystal structure of the Cu2O nanowires are improved, and the photoelectrochemical characteristics of the Cu2O nanowires are optimized. The photocurrent density of the Cu2O sample is raised from 1.8 to 2.2 mA/cm2 at -0.6 V.
In order to further improve the efficiency of photoelectrochemical hydrogen generation of Cu2O nanowires, ZnO nanoparticles were synthesized on the surface of Cu2O nanowires structure by immersion method to form a PN structure. Then TiO2 and Pt nanoparticles were deposited on the surface of Cu2O/ZnO to improve the photon-to-electron conversion efficiency of Cu2O and reduce its over-potential. The Cu2O/ZnO/TiO2/Pt nanowire electrodes were successfully synthesized in a simple route and applied to the photoelectrochemical hydrogen generation. The highest photocurrent density is 8.2 mA/cm2 at -0.6 V.
The results of this study all prove that Cu2O is a promising photoelectrochemical material, which can perform well in the field of photoelectrochemical hydrogen generation.

致謝 I
摘要 II
Abstract III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 太陽能 2
1.3 氫能 4
第二章 理論基礎與文獻回顧 5
2.1 光電化學 5
2.2 分解水產氫 5
2.3 光電化學分解水產氫 5
2.4 研究動機 6
第三章 實驗方法與步驟 9
3.1 氧化亞銅奈米線製備 9
3.1.1 基板處理 9
3.1.2 電化學氧化法-氫氧化銅奈米線 10
3.1.3 熱處理-氧化亞銅奈米線 11
3.2 氧化亞銅/氧化鋅/二氧化鈦/白金 奈米線製備 12
3.2.1 浸泡法-氧化鋅顆粒 13
3.2.2 二氧化鈦顆粒 13
3.2.3 白金顆粒 13
3.3 材料特性分析 14
3.3.1 場發射掃描式電子顯微鏡 14
3.3.2 X-ray繞射儀 15
3.3.3 X射線光電子能譜儀 16
3.3.4 Raman光譜儀 16
3.4 電化學特性分析 17
3.4.1 線性掃描伏安法 17
3.4.2 莫特-蕭特基分析 17
3.4.3 入射光子-電子轉換效率 18
3.4.4 電化學交流阻抗頻譜 18
3.4.5 安培法 19
第四章 結果與討論 21
4.1 氧化亞銅應用於光電化學產氫 21
4.1.1 氧化亞銅奈米結構SEM分析 22
4.1.2 氧化亞銅XRD分析 24
4.1.3 氧化亞銅Raman分析 26
4.1.4 氧化亞銅XPS分析 27
4.1.5 氧化亞銅光電化學分析 28
4.2 氧化亞銅/氧化鋅/二氧化鈦/白金奈米結構應用於光電化學產氫 30
4.2.1 氧化亞銅/氧化鋅/二氧化鈦/白金奈米結構SEM分析 31
4.2.2 氧化亞銅/氧化鋅/二氧化鈦/白金奈米結構XRD分析 35
4.2.3 氧化亞銅/氧化鋅/二氧化鈦/白金奈米結構Raman分析 36
4.2.4 氧化亞銅/氧化鋅/二氧化鈦/白金奈米結構XPS分析 38
4.2.5 氧化亞銅/氧化鋅/二氧化鈦/白金奈米結構電化學分析 40
4.2.6 參考文獻對比 44
4.2.7 莫特-蕭特基分析 45
4.2.8 入射光子-電子轉換效率 47
4.2.9 電化學交流阻抗頻譜 49
4.2.10 I-T穩定性量測 51
第五章 結論與未來展望 53
第六章 參考文獻 55

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