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oe1(光电查) - 科学论文

118 条数据
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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

  • 沉积赤铁矿和碳的硅纳米线光阴极具有增强的光电化学性能与稳定性

    摘要： 为提高光电极的活性和稳定性，人们投入了大量精力研发过渡金属和/或金属氧化物表面涂层材料。纳米结构硅光电极因其高效的光子吸收及电荷产生、分离与迁移能力，展现出卓越的光电化学（PEC）性能。然而硅光电极在商业应用前仍需提升其化学稳定性和表面反应效率。本文报道了一种C/α-Fe2O3/Si纳米线复合硅光电极的设计与合成，该电极在中性电解质中实现了稳定的光电化学产氢。通过金属辅助化学蚀刻法制备的p型硅纳米线具有增强的光学吸收特性，并通过二茂铁热解负载了介孔α-Fe2O3薄膜（约80纳米）。进一步采用离子溅射沉积了薄碳钝化层（约20纳米），从而增强复合结构的稳定性并降低偏压光电流。我们探讨了α-Fe2O3和碳层的作用机制。该复合光电极在中性溶液中展现出约-27 mA/cm2的稳定光电流，相较于裸硅阳极起始电位正移约0.33 V。

    关键词： 硅纳米线、光电化学、α-Fe2O3、碳、氢

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 用于高效稳定光电化学水分解的改性纳米柱阵列

    摘要： 开发出原子级修饰的石墨相氮化碳量子点（QDs），其反应活性和稳定性显著增强。这些量子点沉积于用作光电化学水分解光阳极的二氧化钛纳米柱阵列上。该光阳极展现出卓越的稳定性，在连续工作111小时后性能无任何衰减，优于现有最佳报道结果十倍。值得注意的是，我们的光阳极甚至在零偏压下也能产氢。优异性能归因于光吸收的增强以及二氧化钛纳米柱与量子点之间电荷分离的促进。

    关键词： 析氢反应、量子点、石墨相氮化碳、光电化学、二氧化钛纳米柱

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 利用可见光LED作为激发源的光电化学辅助批次注射分析法（PEC-BIA）检测葡萄糖

    摘要： 该研究描述了一种利用3D打印技术设计构建的光电化学辅助批次进样分析（PEC-BIA）检测葡萄糖的新方法。通过将PEC-BIA检测池与LED光源耦合，实现对Cu?O/Ni(OH)?/FTO光电活性平台光照入射的精准控制。采用循环伏安法、电流法和电化学阻抗谱评估了该光电活性平台的电化学特性。该PEC-BIA检测池在1-1000 μmol L?1浓度范围内呈现线性响应，基于信噪比3的检测限为0.76 μmol L?1，灵敏度达0.578 μA L μmol?1。应用于人工血浆样品中葡萄糖检测时，该方法回收率均值介于97.0%-102.0%之间，表明该系统具有优异的葡萄糖检测性能。

    关键词： 光电化学、可见光LED、葡萄糖、批次注射分析、3D打印、氧化亚铜/氢氧化镍

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 经CdCl2退火处理的CdTe光阴极增强光电解水氧化性能

    摘要： CdTe可吸收波长达830纳米的太阳光，具有促进高效光电化学（PEC）水分解的潜力。然而，大多数CdTe光阴极和CdTe光阳极分别表现出水氧化和还原的正向与负向光电流起始电位，因此无法在无外加偏压条件下驱动PEC水分解。本工作通过结合CdCl?退火处理与表面改性，提升了具有内建p-n结的CdTe光阳极在PEC水氧化中的活性。所得CdTe光阳极在模拟太阳光（AM 1.5G）下，于0.6和1.2 VRHE电位分别产生1.8和5.4 mA cm?2的光电流，光阳极电流起始电位低至0.22 VRHE。CdCl?退火增大了该材料的晶粒尺寸并降低了晶界密度，从而实现更高效的电荷分离。由此构建的由CdTe基光阳极与光阴极组成的双电极串联PEC电池，在反应初始阶段无需任何外偏压即可实现水分解，其太阳能-氢能转换效率达0.51%。

    关键词： 光阳极，全水分解，光电化学，p-n结，氯化镉处理

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 解开有机光电子刺激器件中的光法拉第效应与光伏容效应

    摘要： 光作为一种多功能且无创的生理响应激发手段，为解决基础研究和生物医学技术中的问题提供了方案。光遗传学方法的复杂性和局限性推动了光电替代技术的研发。近年来兴起的一类方法采用有机半导体作为活性光吸收材料。有机半导体因其高光学吸收系数、机械柔韧性、能在湿润环境中工作以及潜在的生物相容性而脱颖而出，可实现传统无机材料无法达成的超薄微创形态。当有机半导体在水介质中受光激发时，能将光转化为：(1) 光热效应、(2) 光化学/光催化氧化还原反应、(3) 电解双层电容充电、(4) 光法拉第反应。实际条件下这些效应可能共存，理解它们对观测到的生理现象的作用是关键研究领域。本文通过我们团队及过去数年其他研究者的工作，评估光法拉第效应与光电容效应的最新认知图景，并提供可用于基准测试有机光电子刺激装置的简易实验方法。

    关键词： 神经刺激、光刺激、生物电子学、有机电子学、光电化学

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 三元单羧基三联吡啶-联吡啶-三巯基三嗪钌配合物的化学性质及其在染料敏化太阳能电池中的应用

    摘要： 基于染料敏化太阳能电池（DSSC）中能量传递的矢量设计，合成了[RuII(Hmctpy)(H2O)(Cl2)]、[RuII(Hmctpy)(dmbpy)Cl]Cl和[RuII(Hmctpy)(dmbpy)(H3tmt)](PF6)2配合物（mctpy=单羧基三联吡啶，dmbpy=二甲基联吡啶，tmt=三巯基均三嗪）。[RuII(mctpy)(dmbpy)(Hxtmt)]n配合物经全面表征，其电化学及吸收/发射性质证实了作为TiO2光敏剂的潜力。然而，所组装DSSCs的实测电流密度与开路电压较低，导致整体效率不高。结果表明电极表面存在意外的电荷复合效应，该效应随tmt配体中脱质子基团数量增加而增强——这些基团与纳米晶TiO2表面相互作用，从导带捕获电子。

    关键词： 钌染料、羧基聚酰亚胺染料、光电化学、电荷复合、三巯基三嗪染料

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 具有显著增强电荷传输效率的组分渐变SnO2/TiO2双层化合物，用于自驱动水净化应用

    摘要： 为了充分发挥基于薄膜的二氧化钛（TiO?）光电极在透明自驱动光电化学（PEC）反应中的优势，我们人工设计了一种由SnO?和TiO?组成的成分梯度双层化合物结构。该结构展现出优异的光催化活性、充足的光电压及长期稳定性。通过溶胶-凝胶法涂覆SnO?/TiO?层后同步烧结的溶液工艺，制备出具有高效电荷传输效率和充足光电压的成分梯度SnO?/TiO?界面（G-SnTiO），其结构经透射电子显微镜、能量色散X射线光谱和二次离子质谱等多种分析方法验证。G-SnTiO结构的卓越性能源于异质结构界面的有效电荷分离（该界面缺陷减少），从而产生足以实现自驱动的充足光电压。为构建无需外接偏压且透明度损失极小的自驱动可持续整体电池，我们采用六面体结构制备了以G-SnTiO光阳极和Cu?O光阴极组成的两电极PEC电池，用于亚甲基蓝电解液脱色测试，结果显示其净化速率显著提升且耐久性优异。

    关键词： 电荷传输、光电化学、水氧化、组分梯度结构、自驱动全电池

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 镓锌氧氮化物的燃烧合成与光电化学表征

    摘要： 我们报道了一种快速燃烧合成法，用于制备带隙可调的镓锌氧氮化物——一种适用于水分解反应的材料。通过调节锌与镓的比例，可将带隙从2.22电子伏特调控至2.8电子伏特。此外，在无需高温或额外氨解步骤的条件下，通过氧原子置换可使氮掺杂量达到近50%。X射线光电子能谱（XPS）和能谱分析表明，合成的颗粒表面存在锌元素偏析现象，但合成颗粒表面的镓/锌摩尔比与原料中的镓/锌摩尔比相关。光电化学测试显示，该氧氮化物粉末在AM1.5全光谱及纯可见光（波长＞435纳米）照射下均具有光活性。在模拟AM1.5光照的半反应实验中，体系无需外加偏压即可同时析出氢气和氧气，但添加析氧反应催化剂并未提升氧气生成速率，这表明颗粒内部及颗粒间的复合效应显著。

    关键词： 水分解、光电化学、镓锌氧氮化物、带隙调控、燃烧合成

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过还原氧化石墨烯薄空穴传输层提升TiO?电极的光活性

    摘要： 纳米结构的二氧化钛（TiO?）与石墨烯基材料是太阳能转换与存储相关器件中极具应用价值的组分。本研究证实，在纳米结构TiO?光电极表面覆盖的薄层电化学还原氧化石墨烯（ECrGO）可显著提升其光电活性。为阐明工作原理，我们制备了不同ECrGO厚度的ECrGO/TiO?复合光电极，并通过系列光电化学测试进行研究。采用碱性条件下的甲醇作为有效空穴捕获探针，以解析电极层间及界面的电子传递现象。研究表明ECrGO具有空穴接受特性，且揭示了ECrGO与TiO?界面处会形成p-n结。首次发现约10纳米的空间电荷区决定了ECrGO层的功能特性：当膜厚小于该空间电荷区时表现为空穴传输层（HTL），能高效将空穴转移至液体界面从而增强光电活性；而较厚膜层则作为空穴阻挡层（HBL）导致光电活性系统性下降。这项关于ECrGO作为空间电荷区尺寸阈值调控HTL/HBL功能的发现，对开发高性能光电器件具有重要指导意义。

    关键词： 还原氧化石墨烯、光电极、二氧化钛、光电化学、空穴传输层

    更新于2025-09-23 15:19:57