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oe1(光电查) - 科学论文

12 条数据
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  • 扩大光电化学水分解电极的规模：40平方厘米LaTiO2N光阳极的制备工艺与性能

    摘要： 开发出一种基于颗粒的光阳极可扩展制备工艺。该电极由光催化活性半导体颗粒（此处为LaTiO2N）灵活构成，可选择性地涂覆助催化剂和?；ぷ榉?，所有材料均固定在导电基底上。涉及的制备步骤仅限于电泳沉积、空气退火和浸渍涂布等可扩展工艺。通过添加导电连接体，特别注重确?？帕＜浼坝牖椎牡绾纱洹Ｍü髡票覆街?，将几何电极尺寸从典型实验室电极的1 cm2扩大到40 cm2。通过比较厚度、光吸收特性和形貌来表征放大工艺的质量。对于多种组分，通过测量光电流和法拉第效率评估两种电极尺寸的电化学性能。比较结果显示了复杂的放大行为，并表明光电极尺寸在0.1 m尺度上就已影响性能。

    关键词： 光电极、能量转换、LaTiO2N、电极尺寸、水分解

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 锥形光纤与多电极阵列结合用于小鼠内侧前额叶皮层的光遗传学研究

    摘要： 光遗传学在细胞类型特异性方面具有诸多优势，能够以高空间分辨率和神经群体选择性研究不同脑区间的功能连接。为实现对神经活动的同步光学调控与电信号记录，研究者采用名为"光电极"的装置——其通常由集成于细长探针轴上的微电极线性阵列，与置于记录位点上方的平切光纤(FF)组合构成。然而由于组织吸收和散射效应，平切光纤提供的光照会不均匀地覆盖目标区域。当细胞群沿背腹轴分布时（如内侧前额叶皮质mPFC中垂直排列的皮层分层结构），该问题尤为显著。本研究旨在结合锥形光纤(TF)与16通道神经探针，更精准地调控新生小鼠mPFC中沿背腹轴分布的神经群体，通过限制光照作用于特定皮层层段来提升调控精度。通过将TF表面半侧镀反射金属实现单侧定向投光，探针基座设计既可固定光纤又不影响记录位点与印刷电路板的键合线连接。蒙特卡洛模拟确定了TF-探针的相对位置及记录位点上方的光强分布?；钐迨笛楸砻鳎赫庵止こ袒疶F光电极能实现mPFC中神经活动的同步光刺激与电信号记录，其优势在于沿背腹轴提供更均匀的光照分布，并可选择性地对特定电记录位点进行靶向光照。

    关键词： 光遗传学、内侧前额叶皮质、锥形光纤、光电极、光纤

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 用于高效光电化学水分解的多层WO3纳米片：退火斜坡的作用

    摘要： 通过溶胶-凝胶法制备的WO3纳米颗粒水性悬浮液经喷涂工艺，在透明TCO基底上成功生长出多层WO3纳米方片薄膜。本研究评估了两种退火方案对不同厚度WO3光电极光电响应的影响。光电化学表征显示，慢速升温退火工艺使光电极在1.23 V（vs RHE）下获得1.6 mA·cm-2的增强光电流密度。对比相同膜厚的光电极，慢速升温退火产生的光电流密度比传统快速升温退火高出80%。退火升温速率对WO3光电极形貌及晶相结构的影响与光电流密度存在关联：慢速升温退火获得的薄膜具有更高孔隙率和更大尺寸的纳米方片结构。X射线衍射结构分析表明薄膜以单斜晶相生长，且呈现[002]择优取向——该取向通常与优异的光电流性能相关。采用Williamson-Hall分析法通过简单的X射线衍射宽化方法估算了晶粒尺寸和晶格微应变，定量建立了WO3晶格缺陷、晶间应变与性能的关联。该沉积方法为利用低成本简易工艺制备高效可扩展的WO3光电极用于光电化学水分解开辟了新途径。

    关键词： 退火斜坡、X射线峰展宽、三氧化钨、纳米片、光电化学电池、光电极

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 为什么以及如何在功能化半导体光电极上实现二氧化碳转化为甲醇

    摘要： 用吸附的2-吡啶阴离子（2-PyH–*）对半导体电极表面进行功能化，被认为能够实现二氧化碳光致电化学选择性还原为甲醇。这一假说得到了近期关于2-PyH–*具有足够寿命且向CO2转移氢负离子（HT）能垒较低的研究估算支持。然而，将CO2完全还原为甲醇的机制仍未明确。本研究采用经验证的量子化学模拟方法对磷化镓体系建模，揭示了一条通过特定CO2还原中间体进行氢负离子转移的反应路径。预测能垒表明：向甲酸（HCOOH）转移氢负离子需要吸附态的HCOOH*与2-PyH–*发生反应——这体现了电极表面的新催化作用。虽然向HCOOH*转移氢负离子会生成CH2(OH)2，但后续向CH2(OH)2转移氢负离子形成甲醇的过程受阻；而脱水后的CH2O却能与2-PyH–*轻松反应生成甲醇。通过2-PyH–*的氢负离子转移进一步将甲醇还原为甲烷时存在高能垒，这与实验现象一致。我们发现磷化镓表面能促进向HCOOH*的氢负离子转移，这解释了为何CdTe光电极上主要的CO2还原产物是甲酸而非甲醇——因为甲酸不吸附于CdTe表面导致反应终止。2-PyH–*（相对于其质子化产物DHP*）的稳定性、CH2(OH)2相对于CH2O的主导地位，以及CH2(OH)2*必需的脱附过程，这些最可能的限制因素共同解释了实验中观察到的甲醇低产率现象。

    关键词： 氢化物转移、二氧化碳还原、半导体、光电极、甲醇

    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

  • 白色颜料作为染料敏化太阳能电池双层光电极的低成本光散射材料

    摘要： 白色颜料（杜邦R902+）被用作染料敏化太阳能电池（DSCs）双层光电极制备中的光散射材料。X射线衍射（XRD）图谱显示该材料由二氧化钛的金红石相构成。将白色颜料制备的光散射层涂覆在DSCs光电极的主层上。在100 mW/cm2模拟光照下测试了有无光散射层的太阳能电池。具有光散射层的DSCs比无散射层的DSCs产生了更高的电流密度，其整体光-电能转换效率约为4.00%，而无散射层DSCs的效率为3.25%。

    关键词： 染料敏化太阳能电池，光电极，光散射层，透光率，白色颜料（R902+），金红石型二氧化钛

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 阐明用于太阳能水分解的BiVO?光电极的脉冲激光沉积过程

    摘要： 采用脉冲激光沉积（PLD）技术制备了用于太阳能水分解的光电电极BiVO4薄膜，该技术是合成具有高电子质量的致密多元金属氧化物薄膜的有效方法。本研究系统阐述了通过烧蚀BiVO4靶材制备BiVO4薄膜的PLD过程，重点分析了靶材与基底间材料转移偏离理想化学计量比的情况。通过关联薄膜的V:Bi比例与其载流子传输特性及光电化学性能，在无需刻意掺杂或表面改性的情况下，实现了化学计量比薄膜在E=1.23 V（vs. RHE）时达到约2.4 mA cm-2的AM1.5亚硫酸盐氧化光电流。此外，我们首次通过交替烧蚀Bi2O3和V2O5靶材制备了BiVO4光电电极，该方法被证实是控制阳离子化学计量比的可行替代方案，所制BiVO4薄膜在E=1.23 V（vs. RHE）时AM1.5亚硫酸盐氧化光电流高达2.6 mA cm-2。本研究为三元氧化物半导体的PLD过程提供了重要见解，并有助于加速新型多元金属氧化物光电电极的合成与研究。

    关键词： 脉冲激光沉积、太阳能水分解、化学计量比、BiVO4、光电极

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 使用一维TiO2纳米管光阳极的卟啉染料敏化太阳能电池中驱动的光浸泡效应

    摘要： 研究了光浸泡（LS）效应对使用有序排列的二氧化钛纳米管（TNT）光阳极的卟啉（GD2）染料敏化太阳能电池（DSSCs）的影响，考察了不同长度TNT及LS处理时间的作用。具有更长长度和更大管径的TNT阵列通过产生更大光电流改善了光电化学（PEC）性能，同时提供了更大表面积以实现更多染料负载。在采用TNT光阳极的GD2基DSSCs中，LS效应在处理前5分钟即被触发，并在60分钟LS处理期间逐渐增强。更长TNT阵列（22微米）带来的PEC性能提升和染料负载增加，使得经过60分钟LS处理后功率转换效率从0.7%显著提高到1.88%（增幅达168%），这一效果较使用介孔TiO2薄膜的GD2基DSSCs更为突出。特别值得注意的是，有序一维TNT光阳极的形貌特性为电解质体系中的阳离子交换提供了更多空间，从而在LS条件下增强了电子注入并减少了复合。电化学阻抗谱（EIS）结果证实了一维有序TNT结构对GD2基DSSCs中显著LS效应的贡献。

    关键词： 阳极氧化、二氧化钛纳米管、光电极、卟啉、光照处理、染料敏化太阳能电池

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 利用聚电解质组装的界面偶极层调控水氧化光阳极的电荷分离效率

    摘要： 通过逐层（LbL）组装技术在氧化水制氢光阳极表面沉积聚电解质多层膜，可调控其电荷分离效率。阳离子型聚二烯丙基二甲基氯化铵与阴离子型聚苯乙烯磺酸盐的聚电解质多层膜沉积，会在Fe?O?和TiO?光阳极表面诱导形成界面偶极层。通过分别控制双层膜层数和末端聚电解质类型来调节偶极层的强度与方向，进而实现对电荷分离效率的精准调控。研究发现，以阴离子型聚苯乙烯磺酸盐为终端的多层膜比阳离子型对应物具有更高的电荷分离效率。此外，在界面偶极层上方沉积水氧化分子催化剂能进一步提升光电化学水氧化效率。这种利用聚电解质多层膜提升电荷分离效率的方法不受pH值和光电极类型限制。鉴于LbL组装技术的普适性，本研究将为高效光电极的设计与制备提供重要启示。

    关键词： 界面偶极子、聚电解质多层膜、电荷分离、光电极

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • NaNbO3纳米纤维光阳极与可见光活性g-C3N4纳米片耦合增强光电解水性能

    摘要： 通过水热法合成了铌酸钠纳米纤维（NaNbO3-NF），并进一步将其与不同浓度比（2:1（2-CN）、4:1（4-CN）和8:1（8-CN））的可见光响应型氮化碳（g-C3N4）纳米片复合。研究发现，相较于纯NaNbO3光阳极，g-C3N4/NaNbO3-NF（4-CN）纳米结构光阳极的光电化学（PEC）性能显著提升。在相对于Ag/AgCl参比电极1V电压下，g-C3N4/NaNbO3-NF（4-CN）光阳极实现了12.55 mA cm?2的电流密度，约为NaNbO3-NF光阳极的3倍。此外，与NaNbO3-NF相比，g-C3N4/NaNbO3-NF（4-CN）纳米复合光阳极的入射光子-电流转换效率也提高了约3倍?？杉饣钚詆-C3N4/NaNbO3-NF（4-CN）纳米复合材料PEC性能的提升归因于g-C3N4的耦合及其与NaNbO3-NF之间形成的II型异质结，从而增强了光生载流子的分离。研究还提出了g-C3N4/NaNbO3-NF（4-CN）光阳极提升光电化学水分解性能的可能反应机制。

    关键词： 光电极、纳米复合材料、异质结、g-C3N4/NaNbO3-NF、光电化学水分解

    更新于2025-09-12 10:27:22