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金/硒化镉杂化纳米花：一种高光电流产生的光电化学电池
摘要： 研究人员对由溶液法制备的金核八瓣硫化镉纳米花异质结构组成的光电化学电池进行了增强光电流生成的研究。硫化镉纳米棒电极的光电流密度为2.1 mA/cm2，而金核硫化镉纳米花电极达到4.6 mA/cm2，在光电化学电池性能测试中实现了119%的提升。两个电极均对光照开/关循环表现出快速响应，根据生长-衰减曲线计算得出：硫化镉纳米棒的光电流增益（IPhoton/Idark）为124.7，金/硫化镉纳米花则高达223.3。由于入射光子-电流转换效率提升66%，金/硫化镉纳米花样品的光响应时间显著改善。测得硫化镉纳米棒与金/硫化镉纳米花电极的电子寿命分别为21.63纳秒和48.71纳秒，金/硫化镉纳米花电极中延长的电子寿命促进了电荷分离，从而实现更高的光电流生成。
关键词： 金/硒化镉异质结构，光电化学电池，光电流，纳米花
更新于2025-09-09 09:28:46
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真空蒸发法制备的FTO/(Cu, Ag)2ZnSnSe4薄膜及其电化学分析
摘要： 采用热蒸发法在FTO基底上沉积了Cu2ZnSnSe4和Ag2ZnSnSe4薄膜，随后在300?C下退火2小时。XRD分析证实CZTSe和AZTSe薄膜均形成四方结构。通过主晶峰(112)向低角度2θ=26.1?（AZTSe）偏移确认了用Ag替代Cu的引入。拉曼光谱中186 cm-1和183 cm-1处的显著振动峰证实了CZTSe和AZTSe薄膜的形成，该技术还检测到SnSe作为第二相存在。光学光谱对比显示AZTSe薄膜在可见光区的吸收高于CZTSe薄膜，这归因于Ag的表面等离子体共振效应。AFM图像显示两种薄膜均呈金字塔结构。Mott-Schottky曲线表明FTO/CZTSe呈现p型导电性，而FTO/AZTSe薄膜为n型导电性，这种导电性差异源于Cu被Ag取代。通过标准三电极体系在多硫化物电极体系中测试光电化学电池(PEC)性能，对比开路电压Voc值可知AZTSe薄膜比CZTSe薄膜具有更高的Voc值，这对光伏应用至关重要。测得FTO/AZTSe薄膜的光电转换效率(PCE)为0.31%，而FTO/CZTSe约为0.29%。阻抗谱显示FTO/CZTSe和FTO/AZTSe薄膜均呈现半圆特征。
关键词： 莫特-肖特基、电化学阻抗、Cu2ZnSnSe4、光电化学电池、Ag2ZnSnSe4
更新于2025-09-09 09:28:46
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以草酸为牺牲供体的二氧化钛光电化学分析
摘要： 光电化学（PEC）水分解是一种极具前景的绿色太阳能燃料生产方法。二氧化钛（TiO2）作为此类反应的光催化剂已被广泛应用。提升TiO2在PEC水分解中的性能研究持续进行，其中添加牺牲供体（尤其是来自废弃物的供体）是颇具吸引力的解决方案。草酸是有机废物流中可用作牺牲供体的成分之一。通过将TiO2浆料涂覆在氟掺杂氧化锡（FTO）玻璃表面制备了TiO2薄膜，该薄膜具有多孔粗糙的形貌、均匀的颗粒尺寸（约20纳米晶粒尺寸）及以锐钛矿相为主导的衍射峰。采用草酸作为牺牲供体，在两种不同电解质体系（蒸馏水和硫酸钠NA2SO4水溶液）中对TiO2光电极进行PEC测试以评估其光电活性。未添加草酸时产生的光电流远低于添加后的情况：NA2SO4水溶液与纯水电解质的饱和光电流分别为0.1 mA/cm2和可忽略值；而NA2SO4水溶液中添加草酸时光电流达0.5 mA/cm2，纯水中添加草酸时光电流达0.9 mA/cm2（较NA2SO4体系几乎翻倍，在纯水中则提升十倍）。TiO2光电极产生的最高光电流出现在纯水（H2O）电解质中添加草酸的情况。
关键词： 光电化学电池，二氧化钛，供体，草酸，水分解
更新于2025-09-04 15:30:14
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基于具有亚2纳米孔的珊瑚状铂沉积二氧化钛薄膜电池，通过降解甲基橙实现增强的可见光光电化学产氢
摘要： 二氧化钛（TiO?）纳米颗粒通过水分解展现出良好的产氢光催化活性；然而，由于TiO?的宽禁带特性，其在可见光照射下活性较弱。以铂等贵金属作为助催化剂沉积后，虽使金红石相TiO?的吸收边发生红移，但对甲基橙（MO）等偶氮染料的光电化学（PEC）降解效果并不显著。本研究基于铂沉积TiO?薄膜构建了PEC电池，探究了MO的光电催化降解反应。通过形成具有亚2纳米孔隙的介孔珊瑚状结构及电极表面缺陷态，电池性能得到提升。紫外-可见研究表明：添加甲醇时，该PEC电池在28分钟紫外照射后对MO的降解效率高达99.6%（无甲醇时为64.7%）。气相色谱-质谱分析证实：甲醇在电极表面被氧化为甲醛后，质子会在铂位点还原为氢气。甲醛转化为甲酸、甲酸进一步转化为CO?的可能机制，使可见光照射下的产氢速率提升至418 μmol/h。吸附于亚2纳米孔珊瑚状TiO?结构表面的活性物种反应，赋予该PEC电池高效可见光驱动水分解的活性。这些研究可拓展至其他高效半导体光催化剂的设计。
关键词： 光电催化活性，光电化学电池，珊瑚状二氧化钛纳米孔，制氢，染料降解
更新于2025-09-04 15:30:14
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光催化还原二氧化碳共催化剂的发展
摘要： 人为化石燃料消耗的持续增长及其导致的二氧化碳大量排放，已引发严重的能源危机和气候变化。利用太阳能将二氧化碳光催化还原为燃料，被视为解决这两大问题的有效途径。其中，光电化学（PEC）二氧化碳还原技术能整合并优化光催化与电催化的优势，从而提升转化效率与选择性。除电荷产生与分离外，基于半导体的光电极表面高效还原二氧化碳仍是关键科学难题，而通过助催化剂进行表面修饰可显著改善这一过程。本文阐述了半导体基光电极上PEC二氧化碳还原助催化剂的最新研究进展，探讨了PEC二氧化碳还原的基本原理及助催化剂在光催化过程中的作用。鉴于助催化剂负载可能遮蔽入射光并阻碍界面电荷转移，本文还总结了光电极与助催化剂的结构优化策略。此外，文章也展望了PEC二氧化碳还原面临的挑战与发展方向。
关键词： 二氧化碳还原、光电化学电池、助催化剂、电荷转移
更新于2025-09-04 15:30:14
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光电化学池中光阴极催化剂中毒的抑制及其对实现高效稳定太阳光驱动全水分解的作用
摘要： 由两个半导体电极（一个光阴极和一个光阳极）组成的光电化学（PEC）电池，是通过光照下自发全水分解制氢的潜在有效手段。然而，该PEC电池的长期稳定性（即持续运行超过一天）尚未得到证实。除双光电极腐蚀外，重金属阳离子从光阳极向电解液的逐渐迁移也会因污染光阴极表面而导致电池性能退化。本研究采用BiVO4基光阳极结合两种改性方法：在电解液中分散螯合树脂，以及在光阳极表面涂覆阴离子传导离聚物。研究发现螯合树脂能捕获电解液中的Bi3+阳离子，防止其沉积在阴极表面。因此，采用BiVO4基光阳极与(ZnSe)0.85(CuIn0.7Ga0.3Se2)0.15基光阴极的PEC电池，在模拟阳光下实现了持续两天的稳定全水分解。据我们所知，这是目前确立的最长稳定运行周期。虽然Bi物种的持续溶解仍导致BiVO4基光阳极性能显著下降，但光阳极表面涂覆阴离子传导离聚物通过选择性离子传导阻止了Bi3+离子进入电解液，该涂层还作为?；げ闾嵘斯庋艏哪途眯?。本研究由此提出了一种构建稳定半导体光电极PEC电池的简易有效方法。
关键词： 螯合树脂、光阳极、稳定性、BiVO4、阴离子传导离子交换膜、水分解、光电化学电池、光阴极
更新于2025-09-04 15:30:14
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金属氧化物/羟基氧化物覆盖层作为析氧催化剂和水分解光阳极上的空穴收集器
摘要： 太阳能水分解提供了一种将太阳能转化为并存储为稳定化学键的机制。水分解系统通常包含半导体光阳极（如n-Fe2O3和n-BiVO4），这些光阳极利用光生空穴氧化水。当涂覆对水氧化反应具有催化作用的金属氧化物/羟基氧化物覆盖层时，这些光阳极往往表现出更优的性能。然而，这种性能提升的机理仍存在争议，部分原因在于缺乏能直接追踪此类多组分体系中光生空穴流动的实验技术。 本观点文章阐述了如何通过在光电化学电池运行期间，利用第二个工作电极对催化覆盖层进行直接的电流/电压测量来解决这一问题。我们讨论了两种实例：第二工作电极为沉积在催化剂层上的薄金属薄膜，以及其为导电原子力显微镜探针的针尖。将这些技术应用于多种半导体（Fe2O3、BiVO4、Si）与不同金属（羟基）氧化物覆盖层（如Ni(Fe)OxHy和CoOxHy）的组合时，我们发现所有研究案例中覆盖层均从半导体收集光生空穴，并充电至足以驱动水氧化的电位。因此，所研究的覆盖层既与半导体形成电荷分离异质结，又充当水氧化催化剂。
关键词： 太阳能水分解、水氧化反应、半导体光阳极、光电化学电池、金属氧化物/（氧）氢氧化物覆盖层
更新于2025-09-04 15:30:14