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极化率和催化活性决定了优质氧化钛晶体的特性，但使用双电极光催化剂的光伏电池中并不取决于均匀性。

DOI：10.1021/acssuschemeng.9b05576 期刊：ACS Sustainable Chemistry & Engineering 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 二氧化钛（TiO2）用于太阳能电池（SC）阳极时具有优势，在阴极使用另一种光催化剂时（双光电极燃料电池）可实现2V电动势。但该薄膜需同时具备充分的光催化活性和电子导电性，而这两者相互制约。本研究合成了尺寸形状均匀的球形、立方体及"菱形"TiO2纳米颗粒，采用浇铸法、滑涂法、球磨-滑涂（BS）及球磨-机械（BD）法制备薄膜。薄膜的交直流阻抗顺序为："菱形"-球磨-滑涂 > "菱形"-滑涂 > 立方体-滑涂 > 球形-球磨-机械 > P25-浇铸 ~ P25-滑涂 ~ 球形-BS ~ 球形-滑涂 ~ P25-球磨-机械，表明"菱形"和立方体TiO2薄膜不适合作为SC光阳极材料。通过评估阴极反应（水光氧化）的逆反应速率（即18O2交换反应），其顺序为：立方体-TiO2 > 球形-TiO2 > 菱形-TiO2 ~ P25-TiO2，证实合成的TiO2不适合水氧化反应。TiO2晶体的极化率和催化活性对最大化SC性能至关重要，372-366nm处的荧光峰强度与SC性能高度相关。在pH1.78条件下采用P25-滑涂光阳极及pH2.00条件下采用BiOCl-浇铸光阴极时，可获得最大功率85.2μW cm?2和开路电压1.94V。
作者： Kazuki Urushidate，Jifu Li，Keisuke Hara，Takashi Kojima，Yasuo Izumi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究二氧化钛纳米粒子的尺寸、形状以及薄膜制备方法对双电极光催化剂太阳能电池性能的影响。

研究成果

使用TiO2光催化剂的双电极太阳能电池性能关键取决于TiO2晶体的极化率和光催化活性。研究发现具有更宽粒径分布的各向异性TiO2更有利于太阳能电池应用，在优化条件下实现了85.2微瓦/平方厘米的最大功率和1.94伏的开路电压。

研究不足

该研究聚焦于二氧化钛纳米粒子及其薄膜制备方法，对其他光催化剂材料或太阳能电池构型的探索较为有限。

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