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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 嵌入TiO2光阳极中的分级ZnO微球用于增强CdS/CdSe敏化太阳能电池

    摘要： 对于太阳能电池应用而言，控制光阳极的结构和组成特性是实现电荷快速传输以及高效负载染料或量子点的关键步骤。研究人员制备了分级ZnO微球（ZMS）与TiO?复合的光阳极薄膜，用于提升CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池（QDSCs）的性能。在TiO?电极薄膜中添加ZMS后，短路电流密度（Jsc）和开路电压（Voc）均得到提高。这种改进归因于ZMS的散射作用增强了光捕获能力，以及表面改性减少了电荷复合。由于具有独特分级结构的ZMS能提供电荷转移连续性和多重电子传输通道以实现及时电子传输，TiO?/ZMS复合光阳极展现出优异的电荷注入/传输性能。结果表明，插入分级ZMS后Jsc、Voc和光电转换效率（PCE）均显著提升，但其增幅随ZMS用量不同而有明显差异。因此，当优化ZMS比例为20 wt%时，所设计的基于TiO?/ZMS异质结构的QDSCs实现了5.99%的PCE，较未添加ZMS的器件（4.45%）效率提升了约35%。

    关键词： 电子传输、氧化锌微球、电荷注入、量子点敏化太阳能电池、光阳极、光散射

    更新于2025-11-14 17:04:02

  • 一种具有N掺杂TiO2光阳极的微流控全钒光电化学电池，用于增强太阳能存储

    摘要： 本工作合成了氮掺杂二氧化钛光催化剂，并将其应用于微流控全钒光电化学电池中以增强太阳能存储。通过采用氮掺杂二氧化钛光阳极和最小化设计，可确?？杉庀煊π?、更大的比表面积、发达的孔结构以及增强的光子与物质传输能力，同时实现更均匀的光分布。研究通过多种表征手段对开发的催化剂及微流控全钒光电化学电池进行了评估。结果表明，所开发的氮掺杂二氧化钛光阳极具有更宽的吸收光谱、较小的锐钛矿晶粒尺寸，以及显著增大的比表面积和丰富的孔结构。得益于这些优势，在长期运行过程中，搭载氮掺杂二氧化钛光阳极的微流控全钒光电化学电池产生了0.103 mA/cm2的平均光电流密度，远高于未掺杂二氧化钛光阳极（0.086 mA/cm2）和商用P25钛白粉光阳极（0.073 mA/cm2），分别实现了19.8%和41%的提升。该结果不仅证实了氮掺杂二氧化钛光阳极能促进钒可逆氧化还原电对转化，还展现了其固有的优异稳定性。

    关键词： 光阳极、氮掺杂二氧化钛光催化剂、转化率、全钒微流控光电化学电池、太阳能存储

    更新于2025-11-14 17:03:37

  • 铁电增强型BiFeO3/TiO2复合光阳极的光电化学水分解

    摘要： 采用简便的溶胶-凝胶法在TiO?光阳极上制备单相BiFeO?（BFO）薄膜以提高光电化学（PEC）水分解效率。通过调控厚度获得的BFO薄膜在偏压下产生显著铁电极化，有效调节了BFO/TiO?的能带弯曲。所制备的BFO-5/TiO?光电流密度可达11.25 mA/cm2，较裸TiO?提升20倍以上。在AM 1.5G光照下，正向极化的BFO-5/TiO?光阳极在1.5 V（vs.SCE）电位下获得28.75 mA/cm2的光电流密度。该研究表明，兼具铁电性与半导体特性的BFO/TiO?复合结构可通过协同增强光吸收及电荷分离传输性能，成为提升PEC性能的有效方案。

    关键词： BiFeO3，铁电极化，光阳极，水分解

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 金属有机框架包覆二氧化钛纳米棒阵列p-n异质结光阳极用于太阳能水分解

    摘要： 本文提出了一种基于p型卟啉金属有机框架（MOF）薄膜和n型金红石二氧化钛纳米棒阵列的p-n异质结光阳极，用于光电化学水分解。通过逐层自组装方法，在垂直排列的二氧化钛纳米棒阵列骨架上包覆8纳米厚的MOF层，形成TiO2@MOF核壳纳米棒阵列。这种垂直排列的核壳结构实现了长光学路径长度，同时缩短了光生少数载流子（空穴）从二氧化钛向电解质迁移的路径。二氧化钛与MOF之间形成的p-n结提升了光生电子和空穴的逸出效率。此外，MOF涂层显著提高了光阳极/电解质界面的电荷注入效率。在MOF层中引入Co(III)进一步增强了光阳极的电荷提取能力并改善了电荷注入效率。结果表明，采用TiO2@Co-MOF纳米棒阵列光阳极的光电化学电池在1.23V（相对于可逆氢电极）下展现出2.93 mA/cm2的光电流密度，约为未修饰二氧化钛纳米棒阵列在300W氙灯（输出功率密度100 mW/cm2，未经滤光）照射下获得光电流的2.7倍。

    关键词： p-n结，光阳极，二氧化钛，金属有机框架，水分解

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 基于多孔WO3整体式结构的高效光电化学水分解光阳极

    摘要： 我们采用溶胶-凝胶法并以聚苯乙烯为模板，通过高温退火处理成功制备出低成本、高效率、结构坚固的多孔三氧化钨（WO3）光电化学（PEC）催化剂。扫描电子显微镜和BET比表面积分析结果表明，该WO3块体材料具有多孔结构和大比表面积，可提供大量光生电荷转移通道及更多表面PEC活性位点。与市售WO3相比，这种高孔隙率WO3 PEC催化剂展现出优异的水分解性能。特别地，在450°C氧气氛围中煅烧7小时的多孔WO3光阳极表现出最佳PEC性能：在AM 1.5G光照下，使用0.5M Na2SO4电解液时，相对于可逆氢电极1.23V电压处光电流密度达0.97 mA/cm2，且在420nm波长下入射光子-电流转换效率高达48.9%。这种优异的PEC性能源于WO3的高孔隙率，它能促进水分解过程中光生载流子的快速转移与分离。

    关键词： 水分解、多孔结构、能量转换、三氧化钨、光阳极

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 氧氮化物薄膜与颗?；庋艏汗獾缁裟芩纸獾亩员妊芯?

    摘要： 半导体光催化剂辅助的太阳能水分解制氢技术作为清洁可持续能源载体，正吸引全球日益增长的研究兴趣?；谄涔庋Ш偷缪匦裕嘀盅醯锊牧显谥票父咝裟芩纸夤獯呋练矫嬲瓜殖鼍薮笄绷?。本研究采用三种不同氧氮化物材料，对颗?；氡∧せ獯呋两辛硕员妊芯俊９獾缁Щ钚缘木员冉舷允?，颗粒基电极因具有更优的吸光特性和更大的电化学表面积而占优；但薄膜电极凭借更适宜的形貌特征，在促进光生载流子分离与迁移方面表现优于颗?；獾缂?。我们的分析揭示了这两种互补方法能为材料特性研究提供哪些具体认知。

    关键词： 氮氧化物，脉冲激光沉积，光电化学，薄膜，太阳能水分解，光阳极

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 混合金属有机框架包覆的ZnO纳米线阵列用于高效光电化学水氧化

    摘要： 设计高性能光阳极对实现光电化学（PEC）水分解中高效的太阳能转化至关重要。本文报道了一种合成三维（3D）混合金属有机框架包覆氧化锌纳米线阵列（ZnNi MOF@ZnO）的有效方法，以获得优异的PEC性能。其中ZnO纳米线既作为光子吸收体又充当快速电荷传输通道；而ZnNi MOF通过降低析氧反应能垒并抑制电子-空穴复合，为PEC过程提供活性位点。ZnNi MOF@ZnO纳米线阵列的三维纳米结构通过ZnNi MOF与ZnO纳米线间的共价相互作用形成紧密界面接触，从而促进光催化析氧反应中的快速电荷转移。结果表明，相较于Zn MOF@ZnO和纯ZnO纳米线阵列，该ZnNi MOF@ZnO纳米线阵列展现出卓越的光电化学水氧化性能——具有极低的起始电位（0.31 V vs. RHE）和高达1.40 mA/cm2的光电流密度。这种简便策略为高效光阳极设计以实现充分太阳能转化提供了重要方向。

    关键词： 金属有机框架（MOFs）、光电极催化剂、纳米线阵列、光电化学水氧化、光阳极

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 通过硅烷和点击化学对纳米结构介孔金属氧化物光阳极进行稳定的分子表面修饰

    摘要： 将功能性分子结合到纳米结构介孔金属氧化物表面，为衍生化金属氧化物半导体以应用于染料敏化光电合成电池（DSPECs）提供了一种方法。常用的锚定基团——膦酸酯和羧酸酯在中性和高pH条件下作为氧化物表面的连接点稳定性较差，会导致所连接分子快速脱附。本文描述了一种合成应用广泛的分子附着策略：先通过硅烷基叠氮化物进行表面修饰，再利用点击化学实现稳定连接。该策略已成功用于表面金属配合物的稳固安装，所得表面具有优异的热稳定性、光化学稳定性和电化学稳定性，能有效防止配合物流失。具体操作流程为：先将3-叠氮丙基三甲氧基硅烷（APTMS）通过硅烷键合连接到纳米结构介孔TiO?或锡掺杂氧化铟（ITO）电极上，随后通过叠氮端基的铜(I)催化叠氮-炔环加成反应（CuAAC），与炔基衍生的钌(II)多吡啶配合物结合。与膦酸酯表面键合相比，这种生色团修饰电极展现出更强的光化学和电化学稳定性，在超过约6小时的对苯二酚光致电化学氧化过程中无明显衰减。

    关键词： DSPECs（染料敏化光电化学电池）、光稳定性、稳定性、硅烷化学、电稳定性、钌(II)多吡啶配合物、点击化学、染料敏化、光阳极

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 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

  • 基于还原氧化石墨烯的光阳极在染料敏化太阳能电池（DSSC）中的光伏特性

    摘要： 为提高染料敏化太阳能电池（DSSC）光阳极的传输性能，我们采用改进Hummer法从市售石墨棒合成了还原氧化石墨烯（rGO）粉末。SEM-EDS测试证实rGO层已附着于FTO基底。实验设计了两种电池结构：第一种通过旋涂沉积rGO、丝网印刷沉积TiO?，形成TiO?/rGO/TiO?（A2）和rGO/TiO?/rGO（A3）叠层结构；第二种将rGO粉末按不同质量比（TiO?:rGO=40:1[B1]、40:2[B2]、40:8[B3]）与TiO?浆料混合后丝网印刷于FTO基底。对照组A1仅含TiO?。四探针法测得导电性：A1至A3分别为(1.37, 2.9和6.3)×10?2 Ω?1cm?1，B1至B3为(1.5, 2.5和3.7)×10?2 Ω?1cm?1。光伏测试显示：插入rGO层使效率先升后降（A1的1.8%升至A2的4.59%，A3因导电性过高降至3.22%）；而TiO?:rGO复合材料效率随rGO增加递减（B1的3.45%降至B2的2.9%和B3的1.9%）。光伏性能下降主要源于两个因素：rGO与电解液中氧化还原物种直接接触引发复合反应，以及光阳极层导电性变化。要充分发挥rGO优势，需在rGO层上方设置?；げ阋员苊馄溆氲缃庖褐苯咏哟ァ?

    关键词： 光伏，还原氧化石墨烯，效率，光阳极，染料敏化太阳能电池，导电性

    更新于2025-09-23 15:21:01