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oe1(光电查) - 科学论文

118 条数据
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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

  • 一种高性能光催化水氧化体系：通过气体处理实现磷掺杂g-C3N4与金属磷化物共催化剂的同步形成

    摘要： 石墨相氮化碳(g-C3N4)作为光催化剂用于水分解已得到广泛研究。其中阳极析氧反应(WOR)仍是该过程的主要障碍，具体表现为g-C3N4比表面积低、光吸收能力差以及电荷转移效率低等问题。本研究通过纳米结构g-C3N4的带隙与表面工程部分解决了这些长期存在的问题：通过将g-C3N4构筑于纳米棒TiO2上避免层状g-C3N4团聚，显著提升了比表面积和电荷转移效率；此外，对TiO2/g-C3N4体系进行简单的磷化气体处理，不仅将g-C3N4带隙缩小0.57 eV至可见光范围，还原位生成了金属磷化物(M=Fe,Cu)析氧助催化剂。这种TiO2/g-C3N4/FeP结构显著改善了电荷分离与转移能力，使光电化学系统在可见光(>420 nm)下获得优异光电流：相对于可逆氢电极(RHE)，1.23 V时达0.3 mA·cm-2，2.0 V时达1.1 mA·cm-2，这是以g-C3N4为光阳极取得的最高值。我们预期这种通过简单磷化气体处理制备的TiO2/g-C3N4/FeP结构将为开发高效g-C3N4析氧材料提供新思路。

    关键词： 掺杂、光电化学、助催化剂、g-C3N4、高性能

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 半导体单实体光电化学中的挑战

    摘要： 研究单个半导体（SC）纳米晶体的电化学和光电化学具有挑战性。由纳米粒子（NP）内形成的电子-空穴对引发的光催化过程（如甲醇和碘的氧化）可检测到归属于单个实体的离散电流瞬态事件。光催化电流放大技术能够检测半导体纳米粒子与超微电极（UME）碰撞产生的电流瞬态。i-t曲线中的阶梯响应和尖峰表明，根据实验条件不同，会产生不可逆或可逆的纳米粒子/电极相互作用。与裸露的TiO2纳米粒子相比，染料敏化作用提高了ZnO和TiO2的光电流强度。所使用的微电极包括Pt、TiO2/Pt、TiO2/Au以及掺氟氧化锡（FTO）。

    关键词： 半导体、光电化学、超微电极、纳米粒子、染料敏化、单实体

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • Ti3C2 MXene纳米颗粒修饰的金属氧化物复合材料用于增强光电化学水分解

    摘要： MXene作为一种新兴的二维材料家族，展现出卓越的电子特性，在储能与能量转换应用方面极具潜力。本文采用简便的溶剂剥离法合成了Ti3C2 MXene纳米颗粒，并以此构建金属氧化物/Ti3C2异质结构。当这些异质结构作为光阳极用于光电化学水分解时，实现了显著提升的光活性和稳定性。与原始TiO2相比，TiO2/Ti3C2异质结构实现了6倍增强的偏压光子-电流转换效率（ABPE）。通过电子自旋共振、电化学阻抗谱和莫特-肖特基测量表明，其优异的光电化学性能归因于Ti3C2作为析氧助催化剂的存在，以及金属氧化物与Ti3C2之间的强界面相互作用。因此，本研究为设计面向太阳能转换应用的MXene基异质结构提供了新途径。

    关键词： 金属氧化物、MXene、异质结构光阳极、光电化学、水分解

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 用于光电化学应用的CdS/CdSe纳米颗粒共沉积SnO2(TiO2)球形结构薄膜

    摘要： 本文通过水热合成法直接在FTO基底上沉积了SnO2球形结构。作为光吸收剂，采用SILAR法将CdS和CdSe纳米颗粒组装到经TiCl4处理的SnO2球形颗粒（SnO2(TiO2)）薄膜上。通过评估不同CdS和CdSe沉积循环次数对光电极光学及光电化学性能的影响，发现最佳性能样品是在SnO2(TiO2)光电极上共沉积5次CdS和4次CdSe，在0V（vs Ag/AgCl）下其光电流密度达到约2.61 mA cm?2。优异的光电化学性能源于复合纳米材料增强的光吸收范围与II型异质结构形成的协同作用，这对高效电荷分离过程具有重要影响。结果表明，CdS/CdSe共沉积SnO2(TiO2)光电极在光伏领域具有重大应用潜力。

    关键词： 异质结构、薄膜、光电化学、纳米复合材料

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 直接浸渍法制备的CdO-TiO2纳米管增强光电化学性能

    摘要： 采用直接浸渍法制备了一系列CdO-TiO2纳米管。通过优化的两步阳极氧化工艺制得自组装TiO2纳米管。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和光电化学(PEC)测试对CdO-TiO2纳米管的形貌、结晶度、元素组成及光电化学性能进行了表征。在较低Cd(NO3)2浓度下，TiO2纳米管表面未形成明显CdO晶粒，但EDS和XPS测试显示CdO掺杂量随Cd(NO3)2浓度增加而提高。当Cd(NO3)2前驱体浓度较高(800 mM)时，可清晰观察到TiO2纳米管表面形成颗粒团簇和纳米晶体，样品XRD图谱出现CdTiO3特征衍射峰。同时Ti 2p XPS谱呈现约0.3 eV的明显偏移，这归因于晶格结构变化。掺杂后观察到平带电位(Vfb)负向移动及载流子密度降低。计算得出CdO-TiO2纳米管的最大入射光子-电荷载流子转换效率(IPCE)达10.16%，显著高于纯TiO2纳米管。

    关键词： 氧化镉，光电化学，浸渍-煅烧法，二氧化钛纳米管

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 一维TiO2纳米棒经S、N、O共掺杂碳纳米片修饰后光活性显著增强

    摘要： 二氧化钛（TiO?）是金属氧化物中最具活性的光催化剂之一，可用于污染物降解和太阳能分解水制氢。阻碍其广泛应用的主要缺陷在于仅吸收太阳光谱中的紫外部分且电荷动力学缓慢。将TiO?与合适材料复合形成杂化纳米结构可有效解决这些问题。本研究报道了一种基于一维TiO?纳米棒包裹硫-氮-氧共掺杂碳（SNOC）纳米片的新型纳米复合材料体系。该SNOC纳米片采用环保型卡拉胶作为硫、氧、碳源，尿素作为氮源，通过经济简便的路线合成。硅溶胶作为模板剂，在合成结束时去除后形成大比表面积材料。因此，该合成材料在可见光照射下对典型罗丹明B（RhB）表现出优异的脱色光催化性能。SNOC的表观速率常数达7.6×10?3 min?1，是不使用硅溶胶的SNOC材料（2.8×10?3 min?1）的近3倍。这种掺杂碳材料的性能可归因于大比表面积和高效可见光吸收的协同效应。TiO?纳米棒/SNOC纳米复合材料用于光电化学水分解时，其光电流密度（0.85 mA cm?2）显著高于纯TiO?纳米棒阵列（0.35 mA cm?2），这源于SNOC对电荷转移动力学的显著改善及协同催化作用。所有制备材料均通过晶体结构、光学吸收、表面形貌和电子特性等物理性质进行评估。

    关键词： 水分解、光电化学、光催化、异质结、二氧化钛纳米棒、硫氮氧共掺杂介孔碳

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 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

  • 由P3HT和PCBM稳定水分散体制备的催化纳米粒子薄膜的光阴极析氢反应

    摘要： 在由聚(3-己基噻吩)纳米颗粒(npP3HT)和苯基-C61-丁酸甲酯纳米颗粒(npPCBM)组成的光阴极上实现了光辅助析氢反应，其表面沉积了超低负载量的铂纳米颗粒。这两种纳米颗粒分别采用头基极性相反的表面活性剂通过微乳液法独立制备。不含有机溶剂的水分散体npP3HT:npPCBM被均匀涂覆在ITO玻璃上，形成不溶于水的体异质结薄膜。通过光电化学方法在ITO/npP3HT:npPCBM光阴极上沉积铂，发现其优先在PCBM纳米颗粒上成核。ITO/npP3HT:npPCBM/Pt光阴极在0.0 VSHE电位下接受100 mW/cm2可见光照射时产生65 μA/cm2的光电流并释放氢气。使用npP3HT:npPCBM制备的电极所观测到的光电流是采用P3HT与PCBM紧密混合纳米颗粒制备的类似光阴极的两倍，且起始电位正移约0.4 V。鉴于该光电极的简易性——即由水溶液制备且无需真空沉积电荷传输层和保护膜等薄膜——这些结果为有机光电化学器件的大规模合成提供了令人鼓舞的依据。

    关键词： 聚合物纳米粒子，光电化学，P3HT:PCBM体异质结，太阳能制氢，有机半导体，微乳液

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 超薄GeSe纳米片：从系统合成、载流子动力学研究到高性能紫外-可见光探测器应用

    摘要： 由于具有优异的能带特性，黑磷（BP）类半导体硒化锗（GeSe）在光电器件应用中展现出良好潜力。本研究通过简便的液相剥离法（LPE）系统制备了厚度可控的超薄GeSe纳米片，其稳定性显著优于BP，在液态和常压环境下均表现良好。瞬态吸收光谱测试揭示了其超快载流子动力学特性?；贕eSe纳米片的光电探测器在紫外至可见光波段均呈现优异的光响应特性，具有高响应度和低暗电流。通过调节偏压、光照强度及电解液浓度可有效调控该器件的探测性能。本研究不仅阐明了GeSe纳米片基光电化学（PEC）器件的基础原理，也为其他半导体材料在PEC型光电探测器中的应用提供了指导。

    关键词： 光电化学、光电探测器、液相剥离、载流子动力学、GeSe纳米片

    更新于2025-09-23 15:23:52