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oe1(光电查) - 科学论文

47 条数据
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  • 通过原子层沉积制备二硫化钼催化涂层用于铜镓硒光电极的太阳能制氢

    摘要： 我们证明，在铜镓硒（CGSe）薄膜吸光层上应用原子层沉积法制备的二硫化钼（MoS2）催化涂层，可制成高效宽禁带光电阴极用于光电化学制氢。我们制备了一种不含贵金属的器件，采用CGSe吸光层、硫化镉（CdS）缓冲层、二氧化钛（TiO2）界面层和MoS2催化层。由此得到的MoS2/TiO2/CdS/CGSe光电阴极在+0.53 V（相对于可逆氢电极）处出现光电流起始点，饱和光电流密度为-10 mA cm?2，在酸性电解质中稳定运行超过5小时。对该器件架构的光谱研究表明，覆盖层会发生不均匀降解，最终暴露出下层的CGSe吸光层。

    关键词： 析氢反应、二硫化钼、光电化学水分解、原子层沉积、铜铟镓硒

    更新于2025-11-19 16:56:35

  • 在不同厚度TiO2光阳极上沉积BiVO4光敏剂对水分解应用的光电化学增强效应

    摘要： 二氧化钛（TiO?）是一种重要的光催化剂，在水分解制氢研究领域具有开创性意义。然而其可见光区吸收较弱，限制了作为光吸收材料的功能发挥，需添加如BiVO?等高吸光材料进行改进。本研究采用简易旋涂法在FTO基底上制备TiO?光阳极，并在其表面沉积BiVO?层。首先通过测试光吸收性能、光电流产生能力及电化学阻抗，筛选出优化样品；随后利用线性扫描伏安法和时变光电流测试评估该优化样品的光电流稳定性。与纯TiO?相比，TiO?/BiVO?复合结构在可见光区的光吸收强度提升近10倍，在1.23V（vs.RHE）水氧化阈值电位下产生的光生电荷量也达到纯TiO?的3倍。光电流分析表明，TiO?/BiVO?异质结构产生的光电流比纯TiO?和纯BiVO?分别高出3倍以上。

    关键词： Z型机制、钒酸铋、薄膜、二氧化钛、光电化学水分解

    更新于2025-11-14 15:19:41

  • 高效纳米结构BiVO4光阳极的高温一步合成法用于水氧化

    摘要： 钒酸铋（BiVO4）因其合适的价带边缘和相对较窄的带隙，成为光电解水制氢领域极具前景的光阳极材料。本研究首次揭示了高效纳米结构BiVO4光阳极的高温快速可控制备技术及其水氧化性能。通过直接沉积火焰法制备的BiVO4纳米颗粒气溶胶，我们实现了光学密度与孔隙率可调（12%-80%）的纳米结构BiVO4薄膜数秒级合成。通过系列电化学与物理表征系统研究了薄膜结构特性对光氧化性能的影响，为形貌优化指明了关键方向。研究发现BiVO4的水氧化性能主要受两个竞争因素制约：可及表面积与晶界载流子传导能力。通过优化这两个因素，使光电流密度提升逾三倍——在模拟标准太阳光照射下，以FeOOH/NiOOH为助催化剂时，1.0 V vs. 可逆氢电极（VRHE）条件下亚硫酸盐氧化达到约1.5 mA cm-2，水氧化达到约1 mA cm-2。这些发现为高温合成BiVO4光阳极的结构-活性关系提供了新见解，并开创了其快速纳米制备的可扩展低成本方法。

    关键词： 火焰合成，钒酸铋，可扩展，一步法，光电化学水分解

    更新于2025-10-22 19:40:53

  • 负载于LaFeO3光阴极上的等离子体镍纳米颗粒用于增强太阳能制氢

    摘要： 将等离子体镍纳米颗粒引入LaFeO3光阴极（LFO-Ni）以激发表面等离子体共振（SPR），从而增强光捕获能力，提升光电化学（PEC）析氢反应效率。该纳米结构LFO光阴极采用喷雾热解法制备，镍纳米颗粒通过旋涂技术负载于光阴极表面。实验显示LFO-Ni光阴极具有显著光学吸收和更高电流密度：未处理的LFO薄膜在0.6 V（vs RHE）下最大光电流为0.036 mA/cm2，而掺杂2.84 mmol镍纳米颗粒后，由于SPR效应，在相同电位下光电流密度提升至0.066 mA/cm2的最大值，最终使氢气产量提高两倍以上（达未处理样品的2.64倍）。通过有限时域差分（FDTD）方法模拟镍纳米颗粒，结果表明70-100 nm粒径范围对表面等离子体共振（SPR）增强具有最优效果。

    关键词： LaFeO3，时域有限差分法，表面等离子体共振，镍纳米粒子，光阴极，光电化学水分解

    更新于2025-10-22 19:40:53

  • 钒前驱体溶液的老化：对溶液法制备的BiVO<sub>4</sub>光阳极材料性能及光电化学水氧化性能的影响

    摘要： 金属-有机分解法是制备BiVO4（BVO）光阳极的简便途径，但常存在重现性问题。本研究确定乙酰丙酮氧钒的甲醇溶液（钒前驱体溶液）的老化时长是影响重现性的关键因素。通过改变钒前驱体溶液的老化时间，可观察到BVO薄膜在结构、光学和电学性质上的显著变化，进而影响光电化学（PEC）水氧化和亚硫酸盐氧化反应。当采用最佳老化天数（3天）时，薄膜会出现轻微氧缺陷，同时伴随载流子浓度增加及PEC器件中电荷转移电阻降低，从而获得与当前最先进的未掺杂BVO光阳极相当的最高PEC性能。该发现揭示了理解溶液化学的重要性，并证明通过精细调控BVO薄膜成分组成可实现高重现性且高效的光阳极制备。

    关键词： 溶液老化、金属-有机分解、钒酸铋、化学成分、光电化学水分解

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 钼掺杂和NiFe-LDH助催化剂对PEC水氧化效率的影响

    摘要： 掺杂的BiVO4表面修饰了NiFe层状双氢氧化物（LDH）纳米片，构建出一种集成式光阳极以提升太阳能光电化学（PEC）水分解效率——这是解决能源?；突航饣剂先忌盏贾禄肪澄廴镜亩芯靠翁狻Ｋ票傅墓庋艏钥杉庀煊ρ杆伲獾缌髅芏认灾銮?，并较BiVO4表现出明显的阴极偏移。此外，该光阳极的入射光子-电流转换效率（IPCE）实测值与文献报道相当。通过对比理论计算值，测定了氧气析出量并获得了产氧的法拉第效率。性能提升归因于载流子浓度增加、光生电子-空穴的有效分离以及电极表面积累的光生空穴的消耗，这一结论已通过电化学阻抗谱（EIS）和强度调制光电流谱（IMPS）得到证实。该工作为设计高效低成本光阳极提供了可行方案。

    关键词： NiFe层状双氢氧化物、BiVO4、钼掺杂、光电化学水分解

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 光电化学水分解过程的能量图分析

    摘要： 基于能带图对光电化学（PEC）水分解过程进行了全面回顾，以阐明实验现象。选择TiO?纳米棒结构作为PEC电池光阳极的模型体系，因其兼具酸性和碱性溶液中的稳定性。研究了在H?SO?、NaCl和NaOH三种电解质中施加外偏压时的光电流。通过构建三电极体系的能带图（以真空能级为统一参照），系统关联了暗态与光照条件下外加偏压测得的电极电位及光电流与水分解过程的PEC系统能带关系。通过引入界面处pH依赖的赫姆霍兹层电位，阐明了平带电位的pH依赖性。此外，通过深入理解能带图，揭示了水分解过程中PEC体系内外加电势的分布规律。

    关键词： 带隙分析，二氧化钛纳米棒，光电化学水分解

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 无粘结剂异质结界面的ZnxCd1-xSe纳米颗粒修饰有序介孔ZnO反蛋白石结构，用于高效光电化学水分解

    摘要： 具有宽光吸收范围和高效电荷转移特性的明确多孔异质纳米结构，是开发高效光电化学（PEC）水分解光阳极的关键挑战。本研究报道了一种简便的模板法和连续离子交换技术，在掺氟二氧化锡（FTO）玻璃上制备了三维有序介孔（3DOM）ZnO/ZnxCd1-xSe反蛋白石结构，其异质结界面无需粘结剂。ZnxCd1-xSe壳层在ZnO反蛋白石骨架表面的异质外延生长，形成了有利的II型能带排列、低界面电阻及高可见光吸收特性。正如预期，优化的3DOM ZnO/ZnxCd1-xSe反蛋白石在AM 1.5G模拟太阳光（100 mW cm-2）照射下，于0.25 M Na2S和0.35 M Na2SO3水溶液中1.23 V（vs可逆氢电极RHE）处实现了24.76 mA cm-2的显著饱和光电流密度，较原始ZnO光阳极（1.23 V时为0.99 mA cm-2）提升了25倍。该优化结构在0.52 V（vs RHE）偏压下达到10.64%的最大光电转换效率，较原始ZnO反蛋白石（0.61 V时为0.47%）提高了约22.63倍。此外，该优化光阳极在电解液中的光稳定性显著提升，无?；ね坎闱榭鱿戮?000秒连续光照后仍保持初始值的82.6%。这种优异的PEC性能归因于可见光捕获能力的增强及电荷分离/收集效率的提高。本研究为设计高性能水分解用高效光阳极提供了重要理论依据。

    关键词： 异质外延生长，氧化锌/硒化锌镉固溶体，反蛋白石结构，光电化学水分解，异质结界面

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 锡掺杂氧化铁的调制阳极氧化合成及其增强的太阳能水分解性能

    摘要： 本文介绍了调制阳极氧化法制备多孔锡掺杂氧化铁的工艺。通过100Hz频率下由高正电位（+50至+80V范围）与微负电位（-2至-10V范围）构成的连续方波调制，分别实现了金属铁箔的刻蚀阳极氧化过程和含氟阴离子电解质中锡掺杂剂的引入。相较于未掺杂氧化铁，表面富集的Sn4+掺杂剂既能缓解表面空穴的捕获与复合，又可增强表面态的空穴转移效率。这使得光电极水氧化过电位降低110mV，光电流密度提升一倍。钴-磷化物助催化剂的引入进一步提高了空穴转移效率，在相对于可逆氢电极+1.23V电位以下区域，较纯锡掺杂氧化铁使过电位再降330mV，并显著提升光电流密度。最终该氧化铁电极在模拟太阳光辐照下经10小时测试表现出高度稳定的水氧化性能（活性无衰减）及90%的法拉第效率。我们认为该调制阳极氧化技术可便捷适配多种其他掺杂剂体系，为高效太阳能分解水电极的研发提供新途径。

    关键词： 掺杂、赤铁矿、氢气、光电化学水分解、电荷传输

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 用于太阳能水分解的网络结构化CuWO4/BiVO4/Co-Pi纳米复合材料

    摘要： 通过结合滴涂法与热退火工艺，以CuWO4纳米片（NF）阵列为基底制备出具有高比表面积的网状结构CuWO4/BiVO4纳米复合材料。所得CuWO4/BiVO4对光电化学（PEC）水氧化表现出优异催化活性。当磷酸钴（Co-Pi）与CuWO4/BiVO4复合后，形成的CuWO4/BiVO4/Co-Pi复合物在析氧反应（OER）中的活性进一步提升。该复合物在中性溶液中展现的光电流密度（Jph）是现有文献报道中基于CuWO4光阳极的最高值之一。其PEC OER高活性源于：复合材料的高比表面积、加速电子-空穴分离的CuWO4/BiVO4异质结形成，以及Co-Pi助催化剂与CuWO4/BiVO4的耦合——这显著提升了复合界面处的电荷转移速率。

    关键词： 钨酸铜，磷酸钴，析氧反应，钒酸铋，光电化学水分解

    更新于2025-09-23 15:22:29