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晶圆级硅纳米锥阵列在光电化学二氧化碳还原中诱导合成气生成
摘要： 光电化学（PEC）二氧化碳还原为实现二氧化碳封存和开发碳中和技术提供了有前景的途径。掺杂硅是目前技术上最重要的半导体之一，具有高导电性和窄带隙，具备二氧化碳还原潜力。然而，先前关于硅电极PEC二氧化碳还原的报道很少涉及多种纳米结构。合成气作为化工原料和烃类燃料的关键中间体，在工业上需求量很大。本文采用晶圆级纳米锥硅阵列基底负载金属纳米颗粒（金和铜），在无牺牲试剂的水溶液中实现了高效的PEC二氧化碳还原制合成气。相比之下，平面硅在相同反应环境下很少产生一氧化碳。我们的发现深化了对纳米结构材料上PEC二氧化碳还原的理解，并为设计面向太阳能-化学转化的PEC催化剂提供了启发。
关键词： 是的，光电化学（PEC）、二氧化碳还原、纳米结构、合成气。
更新于2025-11-19 16:51:07
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热氧化温度对锌废料上制备的ZnO纳米结构微观结构及光电化学性能的影响
摘要： 本文采用热氧化法，在空气氛围下以400°C至900°C的不同温度对锌废料进行热处理制备氧化锌（ZnO）纳米线。研究了不同温度对ZnO纳米线的物相结构、表面形貌及光电化学（PEC）性能的影响。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDX）进行表征。结果表明退火温度对表面形貌和物相结构具有显著影响。ZnO纳米线的带隙能量在3.12至3.194 eV之间变化。在0.1 M Na2SO4水溶液中进行的PEC研究表明：600°C退火的ZnO纳米线在1.25 V（vs. VRHE）电位下表现出252.2 mA/cm2的净光电流密度，其效率最佳且至少是最低值（1.25 V时）的10倍。Mott-Schottky分析显示ZnO纳米线呈n型半导体特性，其中600°C退火样品具有最高载流子浓度值（Nd = 9.03 × 10^23）。此外，通过电化学阻抗谱（EIS）测定了ZnO纳米线的电荷转移行为。研究证实ZnO纳米线可作为PEC应用的优良候选材料，同时热氧化法是制备ZnO纳米线的有效方法。
关键词： 热氧化、锌废料、电化学阻抗谱（EIS）、氧化锌纳米线、光电化学（PEC）
更新于2025-09-23 15:23:52
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原位法制备含氧空位BiOI光阴极：解析光电解系统中的氮气还原行为
摘要： N2在催化剂表面的吸附与活化是光电化学（PEC）氮还原过程中的主要难题。本研究报道了一种简便的原位方法制备具有氧空位（OVs）的本征BiOI（I-BiOI）光阴极（R-BiOI），并首次成功将其选为理解PEC氮还原体系中氧空位作用机制的模型基质。通过Mott-Schottky曲线和光电化学阻抗谱（PEIS）结果深入揭示了载流子浓度/路易斯碱/活性位点与氧空位之间的关联，同时线性扫描伏安法（LSV）数据进一步证实了R-BiOI光阴极对活性N2的选择性。由BiVO4光阳极与R-BiOI光阴极串联构建的体系实现了约1.4 mmol/m2/h的理想氨产率，分别是I-BiOI（1.1 mmol/m2/h）和Pt（0.48 mmol/m2/h）的1.3倍和2.9倍。我们的发现初步阐明了太阳能-电子-氨转化的作用机制，并为绿色固氮提供了潜在的新途径。
关键词： 活性位点、路易斯碱、氧空位、碘氧化铋（BiOI）、光电化学（PEC）固氮
更新于2025-09-23 15:23:52
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用于增强光电化学水氧化的CuO/ZnO异质结纳米阵列
摘要： 光电化学（PEC）水分解为利用丰富的太阳能生产化学能提供了一条有前景的途径，但由于缺乏高效、稳定且储量丰富的光电极，其实际应用仍存在瓶颈。在此，我们通过在CuO/ZnO纳米棒阵列中构建p-n异质结，同时实现了载流子分离和光捕获性能的提升。本工作的创新点在于开发了一种制备PEC水分解用CuO/ZnO p-n异质结光阳极的新策略：先通过化学溶液法制备Cu(OH)?/ZnO，再经退火转化为CuO/ZnO。与原始ZnO纳米棒相比，该CuO/ZnO异质结光阳极的起始电位显著负移150 mV，在1.23 V（相对于可逆氢电极RHE）处的光电流提升了约4倍。本研究为制备基于氧化物的p-n异质结光阳极以增强PEC水分解性能提供了简便策略。
关键词： 水分解、光吸收、光电化学（PEC）、异质结、光阳极、P-N结
更新于2025-09-23 15:21:21
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水热法制备的铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4)黄铜矿型薄膜光伏性能的简易设计与评估：沉积时间的影响
摘要： 本文通过一步水热法成功合成了不同反应时间下的低成本前驱体源Cu2ZnSnS4（CZTS）纳米晶薄膜。采用水热法实现了对CZTS薄膜尺寸和晶粒生长的控制。通过分析沉积态CZTS薄膜的光电、结构、形貌及电化学特性，研究了水热反应时间对其生长和光伏性能的影响。水热合成使CZTS薄膜具有高吸收率（10^4 cm^-1），光学带隙能量从1.52 eV降至1.41 eV。结构研究表明，纯相黄铜矿结构CZTS具有A1振动模式，结晶度得到改善。形貌观察发现纳米晶粒向发育良好且致密的纳米球转变。成分分析显示形成了具有Cu+、Zn2+、Sn4+和S2-元素理想价态的化学计量比CZTS薄膜。FTO/CZTS/(0.3 M Eu3+/Eu2+)/石墨电池结构的电流密度-电压（J-V）测试表明，在30 mW/cm^2光照强度下，CZTS4样品具有最佳光电转换效率（η）3.21%，其最高光电流为2.60 mA/cm^2，开路电压为754 mV。电子阻抗谱（EIS）显示随着反应时间延长，电荷转移电阻（Rct）降低。
关键词： 光电化学（PEC）电池，Cu2ZnSnS4薄膜，电子阻抗谱，水热法
更新于2025-09-19 17:13:59
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与化学喷雾热解法制备的α-Fe2O3和ZnxFe3-xO4薄膜相比
摘要： 本研究描述了通过化学喷雾热解法（CSP）制备的赤铁矿（α-Fe?O?）和ZnxFe?-xO?薄膜。CSP方法能实现对化学计量比和杂质掺入的精准调控，同时制备了经Zn2?改性的赤铁矿薄膜。赤铁矿最突出的特性在于其在中性和碱性溶液中的稳定性、资源丰富性以及带隙能量（2.0-2.2 eV），使其可吸收约40%的地球入射太阳光谱。然而赤铁矿电极的水氧化性能受限于其较差的电荷传输特性——低导电率与载流子迁移率，且光激发电子-空穴对寿命短暂（~10?12秒），导致空穴扩散长度也较短（2-4纳米）。通过掺杂可改善赤铁矿的电荷传输性能：我们证实采用二价金属阳离子掺杂能提升赤铁矿导电性，进而增强其光催化性能，并获得良好的光电化学效果。因此重点研究了铁氧化物及锌掺杂铁氧化物体系，系统表征了α-Fe?O?和ZnxFe?-xO?的结构、光学及磁学特性：采用XRD、XPS、拉曼、场发射扫描电镜（FE-SEM）和原子力显微镜（AFM）进行结构分析；利用吸收光谱研究光学性质；通过霍尔效应和振动样品磁强计（VSM）测定磁学性能。
关键词： 赤铁矿，薄膜，光电化学（PEC），锌掺杂氧化铁
更新于2025-09-09 09:28:46
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掺钕BiFeO?/SrRuO?异质外延薄膜的能带隙调控及其可见光光电化学活性
摘要： 多铁性材料/金属和多铁性材料/电解质界面处的能带偏移对电荷转移的控制能力（进而改变光活性性能）已在太阳能转换应用中引发广泛关注。我们在此证明，在向下自极化BFO薄膜中，这两个界面的能带偏移对决定电荷传输方向起关键作用——电子倾向于向BFO/电解质界面移动以实现水还原。实验与第一性原理计算表明，BFO中钕(Nd)掺杂剂通过减少局域电子-空穴复合位点并调节带隙以增强可见光吸收，从而提升光电化学性能。这为通过调控带隙促进高效电荷转移的异质结构设计开辟了新途径。
关键词： 密度泛函理论（DFT）、异质结带阶、电荷转移、掺钕铁酸铋、光电化学（PEC）
更新于2025-09-04 15:30:14