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钙掺杂增强BiFeO?光电极性能：掺杂诱导相分离形成异质结
摘要： 我们在此报道了BiFeO3通过20%钙掺杂实现光电化学性能的显著提升。研究表明，尽管掺杂通常采用低浓度（百分之几），但本工作采用的高浓度（20%）"重掺杂"被证明具有优势，能有效促进电荷分离。如此高的钙掺杂比例会引发相分离，引入Fe2O3（α/γ Fe2O3）等其他相，形成具有更优性能的异质结构光催化剂，且无需使用昂贵的稀土助催化剂。通过刮涂法制备了多晶BFO和20%钙掺杂光电极。XRD显示材料中同时存在Fe2O3相与BFO相。钙掺杂使颗粒尺寸显著减小，同步增强了铁磁性。0.75V偏压下的光电流密度因20%钙掺杂提升了五倍。电化学阻抗谱分析表明，光电流、载流子密度及电极表面反应速率的提升证实高浓度钙掺杂为光生电荷分离提供了有效机制。元素分布图显示Bi与Fe的非完全相关性符合相分离体系的预期。体系中不同相的能带排列可能形成BFO与α/γ Fe2O3间的纳米结，从而延长载流子寿命。这种低成本方法有效提升了多铁性光电极在清洁太阳能生产中的性能。
关键词： 光电化学、异质结构、多铁性材料、BiFeO3
更新于2025-09-10 09:29:36
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磷掺杂同型g-C3N4/g-C3N4：一种高效的光电化学水氧化电荷转移体系
摘要： 构建同型g-C3N4/g-C3N4异质结是提高g-C3N4在太阳能辅助水氧化中效率的有效方法。这种功能化结构能有效克服g-C3N4固有的电荷快速复合缺陷。本研究通过磷化物参与的气相反应制备了均匀磷掺杂的改性g-C3N4（P-g-C3N4）。所得P-g-C3N4展现出改变的电子结构，包括带边电位上移、带隙变窄和电子导电性提升。这些特性使P-g-C3N4成为与原始g-C3N4形成同型结的优异候选材料。多种测试证实目标结中电荷分离与迁移得到加速。该同型g-C3N4/P-g-C3N4异质结在1.23 V vs RHE（AM 1.5G，100 mW·cm-2）下实现了高达0.3 mA·cm-2的光电流，较原始g-C3N4提升8倍。这种构建g-C3N4基同型异质结网络的策略适用于大规模生产。
关键词： 磷掺杂、g-C3N4、电荷转移、同型异质结、光电化学
更新于2025-09-10 09:29:36
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基于氯与羟基自由基光电化学循环反应的高效尿液总氮去除及同步总有机碳去除
摘要： 尿液是氮和化学需氧量（COD）的主要来源，会威胁水环境并导致富营养化与能源消耗。然而传统技术因尿液中高浓度氮和有机物负荷而遭遇瓶颈。本研究提出创新性方案：在光电化学电池系统中借助氯自由基（Cl?）和羟基自由基（HO?），将尿素氮完全转化为N?并同步降解有机物为CO?。该方案揭示了两种自由基的循环过程：WO?阳极受光激发产生的空穴在光照下将氯离子和氢氧根离子氧化为Cl?和HO?自由基，这些自由基将尿素氮转化为N?或微量硝酸盐，随后微量硝酸盐在新型钯/金修饰多孔金属片上选择性还原为N?。对30 mg L?1模拟尿素溶液的总氮分析表明，N?和CO?是尿素主要氧化产物，90分钟内尿素氮完全去除（99.45%）。通过电子顺磁共振（EPR）谱检测同时证实，该循环体系中OH?可将有机物转化为CO?。值得注意的是，实际尿液处理可行性研究显示优异脱氮效率（99.37%）和总有机碳去除率（50.91%）。本研究为尿液污水处理提供了经济高效且环境友好的新途径。
关键词： 尿液、羟基自由基、反硝化作用、氯自由基、光电化学
更新于2025-09-09 09:28:46
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光-电化学太阳能转换的最新进展与新兴趋势
摘要： 光电化学（PEC）太阳能转换有望利用丰富的阳光和水实现低成本可再生能源燃料的生成。本综述围绕这一前景，探讨了光电化学水分解领域的最新进展。通过当前对经济高效制氢所需条件的理解（特别是太阳能到氢能的转换效率及系统耐久性），将最先进的光电化学器件性能置于相应背景中进行分析。重点介绍了p型光阴极制氢的若干重要研究——多数采用?；げ悖ㄒ栽銮磕途眯裕?，同时也包含少数近期无需?；げ愕陌咐Ｋ婧笙晗覆隽斯惴貉芯康膎型BiVO4光阳极最新成果，揭示了尚未发现的下一种突破性光阳极材料的需求与必要性。接着讨论了生物质底物光电催化升级制备高附加值化学品这一新兴研究方向，最后就光电化学材料研究的持续价值发表了评论。
关键词： 增值化学品、氢气、光电化学、水分解
更新于2025-09-09 09:28:46
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新型二氧化钛光阳极实现高光电转换效率
摘要： 采用纳米洞TiO?和高度均匀的TiO?纳米管获得了光电化学水分解的高光电转换效率。光阳极通过在含NH?F的甘油基溶液中以10V电压对钛箔进行电化学阳极氧化合成。采用脉冲电沉积法将铜离子掺入均匀的TiO?纳米管中。在1M氢氧化钠溶液的模拟可见光照射（λ≥380nm）下测试了光电转换性能，测定了光电流密度、莫特-肖特基曲线、电化学阻抗谱及光电转换效率。纳米洞TiO?光阳极在相对于可逆氢电极1.23V电压下获得了最高光电流密度5.77mA·cm?2。铜的掺杂降低了氧析出反应（OER）的光催化活性，同时提高了析氢反应（HER）的活性。
关键词： 二氧化钛纳米管、水分解、光电流密度、光电化学、阳极氧化
更新于2025-09-09 09:28:46
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生物合成过渡金属硫族化合物半导体纳米粒子：合成、性能调控及应用的进展
摘要： 过渡金属硫族化合物是一类半导体材料，其应用范围涵盖抗菌颗粒到能量转换器件中的薄膜。合成生物学的重大进展，加上"绿色合成"方法在低能耗和低毒性废物方面的优势，已引导大量研究关注这些无机材料的生物合成。包括细菌、真菌、藻类和酵母在内的多种微生物，以及利用酶的无细胞方法，均可生产过渡金属硫族化合物纳米颗粒（NP）。最新研究表明，这些过渡金属NP的尺寸、晶体结构和带隙都能得到良好控制，从而推动了此类生物合成NP在生物修复、生物成像、光催化和能量转换等领域的原型应用。本综述首次综合了过渡金属硫族化合物NP在生物合成、性能控制和应用方面的最新进展。
关键词： 光伏、荧光、抗菌、生物成像、光电化学、光催化
更新于2025-09-09 09:28:46
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微波辅助与溶剂热法合成的硫化钴锡光电化学活性研究
摘要： 通过微波辅助法和溶剂热合成法，在70℃下短时间内制备出高活性钴锡硫化物（CTS）纳米复合材料。为提高活性，两种合成方法均采用经微波处理的醋酸钴锡氢氧化物来制备CTS。利用X射线衍射、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）和光电化学分析对产物进行表征。与溶剂热法合成的CTS（ST-CTS）相比，微波处理的钴锡硫化物（MW-CTS）纳米复合材料粒径更?。?80 nm）。由于均匀加热和更长的反应时间，其具有464.54 m2g?1的高比表面积且无明显团聚。此外，微波法合成的CTS比溶剂热法产物具有更高催化活性，这归因于更小的粒径、更高的比表面积、增强的电荷转移速率以及高光学吸收——这些因素对光电化学性能起关键调控作用。
关键词： 纳米复合材料、光电化学、溶剂热法、微波辅助法、硫化钴锡
更新于2025-09-09 09:28:46
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共沉淀法制备的白钨矿型BaWO4的电化学性质：在布洛芬降解电光催化中的应用
摘要： 通过共沉淀法制备的钨酸钡（BaWO?）是一种具有四方对称性的宽禁带半导体。该氧化物经X射线衍射鉴定，并通过扫描电子显微镜和漫反射光谱进行表征。其光学跃迁能级为2.95 eV（涉及O2?的2p轨道与W??的eg能级），另在4.88 eV处存在直接跃迁。拉曼光谱峰位归属于四方晶胞[WO?]2?的对称振动模式。该氧化物存在氧空位缺陷，其电导率遵循晶格极化子热激活跳跃机制，活化能为0.31 eV。在pH 5.5条件下进行的电化学分析显示，BaWO?的平带电位为0.20 VSCE，电子浓度为1.8×101? cm?3。（电容平方倒数-电位）曲线的正斜率表明其呈n型导电特性，该结论通过计时电流法得到验证。在黑暗及光照条件下对实部/虚部阻抗进行频率色散测试，其响应通过以体相贡献为主导的等效电路建模。作为应用实例，导带中的光生电子（-0.11 VSCE）可将氧气还原为O??自由基，从而实现对常用药物布洛芬的部分矿化。当采用TiPt作为阴极、BaWO?作为阳极（100 mA/25 V）进行电-光催化（即电催化与光电催化联用）时，在紫外光（12 mW cm?2）照射下，含20 ppm布洛芬的充气溶液在6小时内转化率达75%。该反应符合准一级动力学（速率常数3.7×10?3 min?1），较单纯电催化（50%，k=1.9×10?3 min?1）效率提高近一倍。
关键词： 电光催化、光电化学、白钨矿BaWO4、紫外光、布洛芬
更新于2025-09-09 09:28:46
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基于硅材料与器件的光触发生物调控
摘要： 通过电刺激进行生物调控构成了许多植入式医疗设备的基础，这些设备用于治疗帕金森病等严重疾病。传统植入电极在临床应用中存在靶向性不足、体积较大、侵入性强及机制不明等局限。未来此类设备的标准医疗实践需要更精细的调节和小型化。光遗传学设备默认需要对目标神经元进行基因改造以表达光敏离子通道。虽然实验室应用光遗传学技术已深化了对帕金森病、癫痫和药物成瘾的理解并形成成熟产业，但这些工具在人体应用仍具挑战性。基于新材料的生物调控技术已应用于从宏观到分子尺度的人体功能研究[1-8]。这些材料产生的电/光刺激现可操控神经活动、血管生成、心率等多种系统。实现此类调控的设备可通过多重机制在实验室和临床环境中运作，并能配置为产生新特性的新型形态[2-4,6,8]。
关键词： 电容式、光学、光热、调制、硅、光电化学
更新于2025-09-09 09:28:46
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低温法制备的p型AgCoO2光电化学性能
摘要： 通过低温（~80°C）共沉淀法制备的AgCoO2材料采用物理及光电化学技术进行表征。X射线衍射显示其具有宽化衍射峰，对应粒径约20纳米、比表面积约28平方米/克。禁带宽度（1.33电子伏特）源于Ag+的d→d轨道跃迁，而4.50电子伏特的次级跃迁归因于电荷转移过程。650K温区内测得的本征导电特性（σ=σ?exp{-0.24eV/kT} (Ω·cm)?1）证实了声子辅助传导机制。在0.1M Na?SO?溶液中1.27mA/cm2的交换电流密度与材料在0.8V（标准氢参比电极）电位下的电化学稳定性相符。电容测量（C?2-E曲线）表明该材料呈p型导电特性，层状晶格中氧插入作用导致平带电位（Efb）为0.26V（SCE）、空穴浓度（NA）达7.38×101?cm?3。电化学阻抗谱（1mHz-1Hz范围）数据显示主要体相贡献特征，具有3°的低耗尽角及赝电容行为。应用测试表明：由于导带电位（-0.83V/SCE）较H?O/H?电位（~ -0.5V/SCE）更负，AgCoO?在可见光照射下具备产氢潜力。当pH为中性且存在NO??作为空穴捕获剂时，测得产氢速率为79微摩尔/(克·分钟)，量子效率达1.92%；光催化反应后未观察到银沉积现象。
关键词： 德法沃石AgCoO?，共沉淀法，纳米尺寸，氢气，光电化学
更新于2025-09-09 09:28:46