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具有可调等离子体共振的金属还原WO3?x电极用于增强光电化学水分解
摘要： 光电化学（PEC）水分解是生产可再生清洁能源氢气的最具前景的绿色技术之一。鉴于利用丰富的低能光子实现太阳能到化学能的转化，开发具有可见光可调等离子体共振的等离子体半导体日益受到关注。本文首次证明，WO3电极可在酸性溶液中通过不同金属箔部分还原，在可见光至近红外（Vis–NIR）区域呈现强局域表面等离子体共振（LSPR）。通过采用不同标准电极电位的金属箔并控制反应时间，可精确调控LSPR，且LSPR峰位强烈依赖于WO3?x电极中W5+的浓度。优化还原的WO3?x电极在1.23 VRHE下获得0.79 mA·cm?2的光电流密度，是原始电极的两倍。PEC水分解性能的提升归因于光吸收、导电性和载流子浓度的增强。
关键词： 光电化学水分解、半导体、等离子体共振、金属箔、氧化钨
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过调控NiOOH电催化剂上的氧空位实现高性能硅光阳极用于水氧化
摘要： 硅（Si）是光电化学（PEC）水分解中极具吸引力的光阳极材料。然而，由于硅光阳极稳定性差且对析氧反应（OER）催化活性低，其应用面临重大挑战。将高活性电催化剂与硅光阳极集成，通过加速反应动力学和抑制硅光腐蚀，被视为提升OER性能的有效策略。本研究通过在n-Si/Ni/NiOOH表面沉积超小NiFe纳米颗粒，通过设计电催化剂与硅的界面来提高硅光阳极的活性和稳定性。超小NiFe可通过调控NiOOH电催化剂中Ni主体的局域电子结构引入氧空位，从而实现快速电荷分离与转移。此外，NiFe纳米颗?；鼓茏魑泊呋帘┞陡嗷钚晕坏悖⒆魑；げ惴乐构韫飧?。所制备的n-Si/Ni/NiOOH/NiFe光阳极展现出优异的OER活性，在可逆氢电极（RHE）为1.0 V时具有起始电位，在1.23 V（vs RHE）下光电流密度达到约25.2 mA cm?2。该工作为通过表面电催化剂工程构建高性能硅光阳极提供了可行方案。
关键词： 光电化学水分解、氧空位、析氧反应活性、镍铁纳米颗粒、硅光阳极
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于BiVO4的高效太阳能水分解光催化剂设计研究新进展
摘要： 光催化和光电催化均被视为解决能源与环境?；挠星熬巴揪?。特别是光(电)化学（PEC）水分解因其能以最小碳足迹将太阳能转化为化学能、生产高能量密度燃料而受到广泛研究。近年来，钒酸铋（BiVO4）因其可见光活性、有利的导带和价带边缘位置以及低成本的简易合成路线备受关注。然而，BiVO4仍存在载流子分离效率低和表面析氧动力学缓慢的缺陷。为克服这些弱点，研究者提出了多种改性策略——包括纳米结构形貌调控、元素掺杂、异质结构建（尤其是Z型结构）、等离子体增强和表面钝化等——以提升其PEC活性。本简评总结了BiVO4基光催化剂与光阴极设计的最新进展，展示迄今性能最优的BiVO4基光电电极结构，并探讨了促成这些卓越性能的关键参数。
关键词： 太阳能收集，BiVO4，光催化剂，光电化学水分解
更新于2025-09-22 20:09:59
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一种用于同时测量各种光电化学体系实时电位和光电流的新型电化学方法
摘要： 在实际应用中，各类光电化学系统（如绿色燃料制备与阴极保护）通常采用双电极构型。虽然光电极已得到广泛研究，但暗电极对光电化学系统整体性能的影响尚未通过实验明确。针对这一问题，本文提出一种新型电化学方法，可同步测量光电极与暗电极的光电流及实时电位。该方法能准确测定通光电流时光电极的实际能带位置与能带弯曲。通过采用氧化锌光阳极进行光电化学产氢和阴极?；ぱ芯浚⑾止獾缌髑慷炔唤鋈【鲇诠獾缂瞎馍缱邮?，更强烈受暗电极上电化学反应消耗速率影响。这些应用证实了该方法的实用性、可靠性与普适性，有助于全面理解各类光电化学系统的反应过程，从而推动其更好发展。
关键词： 半导体材料、人工太阳能合成、光电化学阴极保护、光催化、光电化学水分解
更新于2025-09-23 08:30:58
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二氧化钛晶面控制与择优取向对光催化性能影响的新认识
摘要： 通过调控二氧化钛（TiO?）晶体暴露最具反应活性的晶面，可显著提升其光催化性能。以往报道的大多数具有特定晶面的TiO?呈颗粒形态，本研究则直接在透明导电基底上生长出晶面任意可调的TiO?薄膜。相较于颗粒组装薄膜，该结构能减少颗粒间界面，从而抑制电荷复合并促进更高效的电荷传输。结合系统实验与理论（密度泛函理论DFT）研究发现：氟离子（F?）和质子（H?）对TiO?晶体生长具有协同调控作用——F?促使TiO?形成以低指数晶面为主的锐钛矿相，而H?则提高{001}/{101}晶面比例。通过贵金属与金属氧化物的选择性光沉积，清晰揭示了不同晶面的氧化还原活性位点。多种光催化测试表明：传统认为活性最高的{001}晶面并非始终表现最优，晶面反应活性实际取决于反应类型（还原或氧化）及晶面间的协同效应。这些发现阐明了关于晶面控制关键因素及晶面真实活性排序的争议性问题，为未来提升TiO?在各类光催化应用中的效率与选择性开辟了新途径。
关键词： 面控制、二氧化碳光还原、二氧化钛、晶体生长、光电化学水分解
更新于2025-09-23 18:35:59
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高效光电化学水分解用Cu2O/碳膜/NiCoB-GO异质结构光阴极的合成
摘要： 光电化学（PEC）水分解为将太阳能转化为化学能提供了一种极具前景的途径。电子转移速率及对析氢反应（HER）的表面催化能力是决定PEC水分解效率的关键因素。本研究制备了一种Cu2O/碳膜/NiCoB-GO异质结构光阴极，其中厚度可控的碳膜作为兼具良好光学特性的电子传输与保护层，NiCoB-GO非晶催化剂在中性条件下展现出高效的HER性能。优化后的光阴极在0 V vs. RHE电位下表现出-2.9 mA/cm2的光电流密度，且相比纯Cu2O具有更优异的稳定性。该工作为高效推动太阳能驱动的PEC水分解提供了一种新型异质结构光阴极。
关键词： 飞秒瞬态吸收光谱、光电化学水分解、电子传输路径、碳膜、非晶催化剂
更新于2025-09-23 22:42:42
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掺铌三氧化钨纳米三角：带边特性解析与光催化水分解活性提升
摘要： 本研究提出一种简便的水热法制备铌掺杂三氧化钨纳米三角薄膜，并探究其带边特性与光电化学水分解活性。在单步水热缩合含铌前驱体的过氧多钨酸溶液过程中，同步实现了掺杂与薄膜形成。晶体学研究表明，铌掺杂至三氧化钨晶格会阻碍正交相WO3·0.33H2O在退火过程中的重构转变，从而生成六方相而非单斜相。铌的插入导致三氧化钨带隙增大并诱导产生氧空位。观测发现铌在三氧化钨中均匀分布，主要呈现Nb5+价态并含少量Nb4+状态。光电化学表征显示，铌掺杂使三氧化钨在AM 1.5G光照下的光电流、入射光子-电流转换效率及光电转换效率值均提升。带边分析表明，铌掺杂导致三氧化钨导带与价带边缘均向更高电位（相对于可逆氢电极）方向下移，而费米能级则上移。
关键词： 带边，铌，重构转变，氧化钨，光电化学水分解
更新于2025-09-24 00:53:03
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定制TiO?保护层实现高效稳定的微穹顶结构p-GaAs光电化学阴极
摘要： III-V族化合物半导体是光电解（PEC）应用中极具前景的一类材料。本研究采用金属辅助湿法刻蚀技术在p型GaAs表面制备出大面积图案化微穹顶结构，并通过原子层沉积法获得厚度与结晶度可控的TiO??；げ?。基于PEC光阴极设计，在中性pH电解液中于-0.8V（vs Ag/AgCl）电位下实现了-5 mA cm?2的光电流输出。通过控温沉积获得的特定结晶度TiO?涂层相比非晶涂层展现出更优异的稳定性，使器件能稳定运行长达60小时。GaAs与TiO?之间有利的能带排列促进了电荷分离效率提升，从而同步提高了太阳能转化效率。该方法为进一步开发高效耐用的III-V族化合物及其他太阳能燃料制备用光阴极材料提供了可行方案。
关键词： 原子层沉积、砷化镓、二氧化钛涂层、光阴极稳定性、光电化学水分解
更新于2025-09-19 17:13:59
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用于太阳能水分解的ZnO纳米线等离子体金敏化
摘要： 本文报道了通过化学气相沉积及后续光还原法合成等离子体金敏化氧化锌纳米线的研究。平均直径为5.3纳米的金纳米颗粒在氧化锌纳米线上良好敏化后，在光照条件下产生了更高的1.06 mA/cm2光电流密度。相应地，氧化锌纳米线上的金纳米颗粒在+0.8 VRHE电位下展现出0.45%的最大光电化学水分解效率，高于未敏化的氧化锌纳米线（+0.8 VRHE时为0.22%）。光电流密度和效率的提升源于金属-载体相互作用、一维纳米结构以及金纳米颗粒表面等离子体共振效应共同促进的有效电荷分离与传输。
关键词： 界面、光电化学水分解、化学气相沉积、氧化锌纳米线、金纳米颗粒
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过电子掺杂实现Au@CdS核壳纳米晶从n型到p型导电性的转变，推动无辅助光电化学水分解
摘要： 我们在此展示了一种基于阳离子交换实现电子掺杂来调控金属@半导体杂化纳米晶（HNCs）协同电学特性的新策略。作为示范案例，通过向CdS壳层引入铜掺杂剂，将Au@CdS核壳HNCs的导电特性从n型转变为p型。结合光电化学（PEC）研究揭示了HNCs中掺杂浓度对导电类型的依赖关系。此外，我们制备了由未掺杂Au@CdS光阳极和经助催化剂修饰的铜掺杂Au@CdS光阴极组成的串联PEC电池，在无辅助的PEC全水分解中展现出稳定的氢气和氧气析出性能。
关键词： 光电化学水分解、电子掺杂、阳离子交换、金属@半导体杂化纳米晶
更新于2025-09-16 10:30:52