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oe1(光电查) - 科学论文

118 条数据
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  • 用于光电化学水分解的核壳结构Fe2O3@镍纳米锥光阳极中增强的光吸收与载流子管理

    摘要： 太阳能驱动的光电化学（PEC）水分解是一种清洁可持续的绿色燃料——氢气的制备方法。赤铁矿（Fe2O3）因其储量丰富、化学稳定性及合适的带隙被视为潜在光阳极材料，但其较短的载流子扩散长度限制了薄膜厚度与后续光吸收能力。为此，我们设计并构建了独特光阳极：在定制的三维（3D）镍纳米锥阵列上沉积超薄Fe2O3薄膜。该设计中，三维纳米结构不仅为PEC反应提供了更大的表面积，还增强了超薄Fe2O3薄膜的光吸收能力；而超薄薄膜则促进了载流子分离并有效转移至电解液。相比平面Fe2O3光电极，这种三维电极在整个太阳光谱可见光区域展现出显著提升的光吸收能力及更高的光电流密度。反应动力学详细研究表明：经过6次沉积循环后，在三维纳米锥阵列上获得的最佳Fe2O3薄膜厚度实现了最大载流子分离效率（82%）和转移效率（88%），这主要归因于载流子寿命延长克服了复合损失。

    关键词： 光阳极、纳米锥、水分解、超薄、光电化学

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 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

  • 光伏-光电化学集成制氢的实验研究与优化

    摘要： 本文研究了集成式聚光光伏与光电化学制氢反应器的传输现象及最优性能。实验研究了各组件及整体系统，包括聚光器、分光镜、电解槽、反应器和光伏?？榈男阅?。将太阳能聚光与分光镜集成，可实现光伏发电与直接光子能量转换的同步进行，通过电解和光电化学水分解制氢。采用机器学习方法并整合神经网络，对该集成系统进行多目标优化，从而建立系统输入与输出之间的关系。利用神经网络通过遗传算法对整体系统进行优化。论文中展示了数值模拟与实验结果并展开讨论。

    关键词： 光伏、光电化学、效率、制氢、太阳能

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 等离子体银纳米粒子与多面金红石型TiO?光阳极高能位点的相互作用

    摘要： 通过关联高级电子显微镜与电化学阻抗谱(EIS)，研究了银纳米粒子与各种金红石TiO2晶面之间的等离子体相互作用，以助设计优化多晶薄膜的制备路线。利用电子背散射衍射(EBSD)探测器测定，在TiO2水热生长过程中使用HF作为导向剂会促进高角度晶界的形成。银光沉积优先发生于这些晶界处，这与(100)取向金红石TiO2纳米棒上存在高能位点的情况相符。进一步的EIS研究表明，由沉积在这些晶界上的银纳米粒子组成的样品，在太阳光谱可见光范围内的光电化学活性有所提升。

    关键词： 水分解、光电化学、等离子体增强效应、电子显微镜技术、晶界

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 利用激光制备PSi/纳米金属复合结构及其用于CO气体传感器的表征

    摘要： 通过氢氟酸（HF）溶液中光电化学蚀刻（PECE）法制备的介孔硅（mesoPSi）层可作为一氧化碳气体传感器活性材料。经改性的多孔硅（PSi）与贵金属结合可制造高效气体传感器。通过固定盐浓度的简单浸渍工艺，嵌入的金、铂和钯纳米颗粒（Au、Pt和Pd-NPs）能修饰mesoPSi表面形貌，形成mesoPSi/AuPtPd-NPs杂化结构。采用扫描电子显微镜和X射线衍射研究了该杂化结构的形貌特征。所制气体传感器在室温下测定了电学特性，其电流-电压特性受形状、纳米颗粒尺寸及比表面积显著影响。结果表明：浸渍工艺制备的类介孔结构中Au、Pd和Pt-NPs粒径范围为0.64至7.53纳米。此外，当降低mesoPSi基体中Au、Pd和Pt-NPs的掺入量时，气体传感器的响应时间、恢复时间及灵敏度均获得显著提升。

    关键词： 扫描电子显微镜、气体传感、光电化学、AuPtPd纳米颗粒杂化结构、介孔硅

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于超三明治纳米线/量子点敏化结构的光电化学"信号开启"平台用于凝血酶的超灵敏检测

    摘要： 基于光活性材料Bi2O3-ZnO和CdS量子点(QDs)敏化剂构建的超夹心纳米线，开发了一种新型光电化学(PEC)"信号开启"传感平台，用于凝血酶的超灵敏检测。具有优异能级排列的CdS/ZnO/Bi2O3敏化结构通过高效分离电子-空穴显著提高了光电转换效率。此外，通过简单的错位杂交巧妙地一步合成了DNA超夹心纳米线，可负载大量敏化材料CdS量子点。更重要的是，在Exo III辅助的多重放大作用下，该"信号开启"平台对凝血酶的检测范围为10 fM至1 μM，检测限低至1.41 fM。值得注意的是，该PEC平台能成功检测人血清样本并保持良好准确性。总之，这种结合DNA纳米线与Exo III多重放大的CdS/ZnO/Bi2O3敏化光电生物传感平台，为超灵敏生物传感和生物分析开辟了新的敏化放大途径。

    关键词： 光电化学、硫化镉量子点、信号开启型、凝血酶检测、氧化铋-氧化锌、超夹心纳米线、外切酶III辅助多重放大

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 退火多晶TiO?作为n-Si/TiO?/Ni光阳极的中间层用于高效光电化学水分解

    摘要： 高光电压的产生对于高效太阳能驱动水分解至关重要。本研究报道了一种能显著提升n-Si/TiO2/Ni光阳极光电压的热处理工艺。通过选择性退火TiO2中间层，该光阳极产生了高达570 mV的光电压——与采用其他类似金属-绝缘体-半导体结构及丰产金属催化剂的体系相比具有很强竞争力。我们系统研究了不同退火条件和结层厚度的影响，发现最佳退火温度介于500至600°C之间。在此温区内，沉积的非晶态Ti会转变为多晶锐钛矿相TiO2。最优退火时间与TiO2厚度呈线性正相关，与退火温度呈反比关系。这种显著的光电压提升归因于退火处理的TiO2中间层减少了缺陷态并提高了结区势垒高度。本研究表明热退火为调控TiO2中间层材料特性以实现光电压优化提供了有效途径。

    关键词： 光电压、光阳极、水分解、热退火、光电化学、结间层

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 原位生成的等离激元银纳米颗粒敏化非晶二氧化钛用于甲醛的超灵敏光电化学传感

    摘要： 痕量甲醛会损害人体健康与环境。因此，开发高灵敏度检测传感器具有重要意义。本研究通过硅模板蚀刻及Ag+/Na+离子交换法，构建了掺杂银离子的非晶TiO2空心球光致电化学传感器。该非晶TiO2同时作为银离子载体探针和光电材料。当甲醛浓度升高时，原位生成银纳米颗粒并实现光电流比例放大——这源于等离子体银纳米颗粒向非晶二氧化钛导带注入热电子从而增强光电流。甲醛浓度在1-400 pmol L-1范围内与增强光电流呈线性关系，检测限达0.4 pmol L-1。得益于原位独特的敏化策略，该PEC传感器兼具灵敏度高、选择性好、成本低廉、制备简便、能耗低及稳定性强等优势。

    关键词： 等离子体激元、甲醛、银纳米粒子、传感、光电化学

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 大规模光电化学制氢装置气密密封的前景：实现可靠且无风险运行

    摘要： 光电化学（PEC）系统有望助力全球能源供应的脱碳进程，因为太阳能可直接转化为氢能——这种能源燃烧时不会释放温室气体。然而，即便出现高效的大规模PEC装置，该技术在全球能源体系中的实际应用仍需以数年使用寿命期内的安全可靠运行为前提。本综述第一部分从可靠性与风险角度，探讨了外壳与密封接头对大规模PEC装置气密封装的重要性；第二部分通过梳理成熟装置与早期示范案例，评估了当前PEC装置设计前沿对气密封装问题的解决程度。调研发现，现有材料选择与密封技术仍不适用于规?；τ糜肷桃祷乒恪Ｎ?，我们研究了与已商业化光伏及电化学装置的潜在协同效应，并据此提出未来研究方向建议，以加速PEC装置气密封装技术的发展。

    关键词： 气密密封、安全性、光电化学、可靠性、规?；?、太阳能制氢器

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 氧含量对脉冲激光沉积法制备的LaFeO3钙钛矿薄膜光电化学性能的影响

    摘要： 钙钛矿氧化物的物理性质受其化学计量比影响显著，这类材料的关键特性之一是通过调控成分与结构特性之间的相互作用来实现功能可调性。本研究报道了不同氧分压条件下生长的铁电性LaFeO3薄膜对光电化学（PEC）水分解性能的影响，并结合其形貌、光学及结构特征进行分析。这些LaFeO3薄膜采用脉冲激光沉积法在Nb:SrTiO3衬底上制备。光电化学测量揭示了光电流值Jphoto与生长条件存在强相关性。X射线衍射（XRD）分析显示LaFeO3/Nb:SrTiO3的横向相干长度L‖随氧分压值呈现显著变化。所有薄膜均呈异质外延生长，晶体结构中检测到微小拉应变，但仅在较窄的氧分压区间内，LFO/STON薄膜才表现出具有大横向相干长度L‖的高质量晶体结构及优异的光电化学电流性能。

    关键词： 氧分压，钙钛矿氧化物，光电化学，脉冲激光沉积，水分解

    更新于2025-09-12 10:27:22