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基于金纳米颗粒等离子体光催化剂的整体水分解与过氧化氢合成
摘要： 基于金纳米颗粒的等离激元光催化剂可通过激发局域表面等离激元共振来驱动。其中，热电子转移型光催化剂因其具有从可见光到红外光的宽光谱响应，近期作为极具前景的太阳能-化学能转换器受到关注。本简评重点介绍了利用热电子转移型等离激元光催化剂实现两类人工光合作用（水分解和从水与氧气合成过氧化氢）的最新研究，特别着重阐述了金纳米颗粒的电催化作用。
关键词： 水分解、金纳米粒子、热电子转移、过氧化氢合成、等离子体光催化剂
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过脉冲激光沉积法制备的长期稳定的高密度CuBi?O?/NiO异质结构薄膜光阴极
摘要： 通过水分解获取可持续氢能需要耐用的光阴极以实现高效率和长寿命。采用脉冲激光沉积法制备的致密均匀CuBi2O4/NiO薄膜光阴极，在0.4 VRHE电位下实现了超过1.5 mA cm-2的光电流密度，并展现出超过8小时的长期计时电流稳定性。
关键词： 异质结构、脉冲激光沉积、水分解、CuBi2O4、NiO、氢气、光阴极
更新于2025-09-11 14:15:04
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利用改进型硅基多结太阳能电池结构进行光电化学水分解：太阳能电池与催化剂的开发、光伏-电化学联合器件的规模化及性能稳定性研究
摘要： 基于薄膜硅的多结太阳能电池被开发用于水分解制氢的光伏-电化学耦合系统。从单结、双结、三结到四结结构，我们实现了0.5V至2.8V的开路电压范围，且光伏电池效率均超过13%。这些太阳能电池与0.5cm2至64cm2的集成电化学电池组合使用。针对析氧反应（OER）和析氢反应（HER）两侧的催化剂组合，我们研究了其电化学活性、稳定性、成本以及——对集成器件尤为重要的——HER侧金属催化剂作为光伏电池背反射器的光学性能。在不同工作温度和光照条件下测试了光伏-电化学系统的性能，以评估户外运行效果和年燃料产量。0.5cm2集成系统在标准测试条件下实现了最高9.5%的太阳能制氢效率（ηSTH）。对于放大至64cm2的器件，研究了多种接触互联方案以降低大尺寸太阳能电池的电流损耗和填充因子损失。采用电沉积法制备了储量丰富且廉价的NiMo（HER）和NiFeOx（OER）化合物，替代高性能贵金属催化剂对（Pt/RuO2或Pt/IrOx）。使用NiMo/NiFeOx催化剂对的64cm2太阳能电池获得了5.1%的ηSTH，优于Pt/IrO2系统（4.8%）。在模拟昼夜循环运行中，该催化剂对表现出数日的优异稳定性。通过串联连接模型对整个光伏-电化学器件进行模拟计算，可研究并预估更换催化剂、电解质或太阳能电池等单个组件时的性能变化?；谡庑┙峁?，我们探讨了大面积集成光伏-电化学器件在氢能及太阳能燃料生产领域的前景与挑战。
关键词： 水分解、光伏-电化学系统、规?；?、硅太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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金属有机框架介导合成法制备的TiO2及Fe掺杂TiO2的光催化性能
摘要： 含钛金属有机框架材料（MOF）MIL-125被用作牺牲前驱体，通过MOF介导的合成路线制备TiO?材料。本研究在水热合成MIL-125后，将Fe3?沉积在其表面。通过直接在空气中煅烧Fe/MIL-125晶体和/或采用两步法（先在惰性气氛中碳化再在空气中煅烧），制备了目标铁掺杂二氧化钛光催化剂。研究了合成条件与铁掺杂二氧化钛纳米粉末性能（如铁含量、孔隙率、相组成和粒径）之间的关系。通过元素分布图谱、X射线光电子能谱、X射线吸收光谱、紫外-可见吸收光谱和光致发光发射光谱，证实了高度分散的Fe3?离子掺入TiO?晶格中，这使得在低铁含量下光响应显著红移至可见光区并降低了电子-空穴对的复合速率。通过改变预碳化温度，调节了最终材料的晶粒尺寸和相组成。测试了铁掺杂二氧化钛材料在光催化水分解制氢中的性能。在0.15和0.5 wt.%铁浓度下获得了最佳光催化性能，其分别在可见光和紫外光照射下的表现均优于未掺杂二氧化钛和商业锐钛矿，且在这些体系中属于文献报道的最高水平之一。
关键词： 水分解、金属有机框架、氢气生产、MOF介导合成、铁掺杂二氧化钛
更新于2025-09-11 14:15:04
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人工叶片：最新进展与剩余挑战
摘要： 利用太阳能将水分解为氢气和氧气的设备，在生产作为碳中性燃料的氢气方面极具吸引力。本篇小型综述将讨论过去二十年间该领域取得的关键研究里程碑，特别关注使用地球丰富材料的设备。最后，将着重指出此类"人工树叶"开发中仍面临的挑战。
关键词： 水分解、氢气生产、可持续氢能、人工光合作用、电化学
更新于2025-09-10 09:29:36
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锐钛矿上的水分解与羟基有序排列
摘要： 我们通过扫描隧道显微镜、X射线光电子能谱和密度泛函理论计算研究了水与锐钛矿TiO?(001)表面的相互作用。水在(1×4)重构表面的脊线上发生解离吸附，形成羟基对的(3×4)周期性结构。我们在120K下观察到该过程，生成的羟基通过重组为水的方式在300K以下从表面脱附。计算揭示了水的解离机制，并发现其强烈依赖于覆盖度。这种显著的覆盖度依赖性可通过锐钛矿TiO?(001)-(1×4)表面的水诱导重构来解释。此处观察到的锐钛矿TiO?(001)表面对水的高本征反应活性与其他二氧化钛表面存在本质差异，这可能解释了其在多相催化和光催化中的高催化活性。
关键词： X射线光电子能谱、扫描隧道显微镜、锐钛矿型TiO2、羟基有序排列、密度泛函理论、水分解
更新于2025-09-10 09:29:36
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构建具有增强全光谱光催化活性的Z型MoSe2/CdSe中空纳米结构
摘要： 为更高效利用太阳能，全光谱光催化剂的发展备受关注。本研究采用一锅溶剂热法制备了均匀的空心MoSe?/CdSe纳米球（250纳米），首次在不借助任何模板/表面活性剂辅助的条件下合成了基于空心的MoSe?纳米结构。通过改变反应时间探究其形成机理，揭示该新颖空心结构源于Kirkendall效应。实验与密度泛函理论（DFT）计算共同证实异质结构中电荷转移遵循Z型机制。由于具备全光谱高效捕获能力、多孔空心结构及优异的电荷分离/转移特性，空心MoSe?/CdSe纳米球（MC2）在模拟太阳光下降解Cr(VI)时展现出卓越光催化活性（125毫克/克）。进一步研究发现，Langmuir单层吸附行为、低pH环境及热效应均有助于提升其高光还原性能。得益于Z型机制的高氧化还原活性，MC2在模拟太阳光照射下表现出优异的水分解能力（氢气与氧气析出速率分别达7120.0和348.0微摩尔·小时?1·克?1），其在670纳米波长下的产氢表观量子效率高达27.2%（50毫克MC2）。
关键词： Z型机制、水分解、六价铬光还原、中空MoSe?/CdSe纳米球、全光谱光催化
更新于2025-09-10 09:29:36
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新型无贵金属Ni12P5/CdS复合材料的优异可见光光催化产氢活性
摘要： 通过水热法设计并合成了一种新型无贵金属Ni12P5/CdS复合材料。在可见光（λ > 420 nm）照射下，所制备的Ni12P5/CdS光催化产氢活性是纯CdS的1.93倍。其活性增强归因于直接Z型机制下光生载流子分离效率的提高。该研究为通过直接Z型机制负载无贵金属Ni12P5作为电子助催化剂来大幅提升CdS光催化产氢活性提供了潜在策略。
关键词： 水分解、光催化、半导体
更新于2025-09-10 09:29:36
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基于钛酸盐的钙钛矿在光化学和光电化学水分解应用中的研究综述
摘要： 近年来，钙钛矿材料因其可调带隙和高光腐蚀稳定性等独特性质，在光催化水分解制氢领域受到广泛研究。钛酸盐基钙钛矿作为可见光响应和太阳能产氢速率提升方面研究最深入的体系，通过元素掺杂、催化剂负载、异质结构建及表面改性等策略实现了性能优化。本综述总结了近十年钛酸盐钙钛矿改性研究的进展及其在氢气产率提升方面取得的成果。
关键词： 水分解、光催化剂、氢气生产、钛酸盐、钙钛矿
更新于2025-09-10 09:29:36
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原子层沉积法合成的TiO??；ぢ敛粼友趸客该鞯嫉缪趸锞哂性銮康牡缁榷ㄐ?
摘要： 多孔三维材料上的透明导电涂层常被用作光化学应用中光电极设计的集流体。这类结构能在化学合成的光活性覆盖层中实现更好的光捕获与吸收，同时最小化集流体层的寄生吸收。原子层沉积（ALD）特别适用于为结构化材料制备如锡掺杂氧化铟（ITO）和铝掺杂氧化锌（AZO）等透明导电氧化物（TCO），因为该工艺仅针对暴露表面进行沉积。与视线沉积法（蒸发、喷雾热解、溅射）不同，ALD能触及整个复杂界面形成共形透明导电层。虽然ITO和AZO可通过ALD制备，但它们本质上易溶于水分解等电化学应用常见的酸碱环境。要发挥ALD在这些应用中的独特优势，关键在于开发具有增强化学稳定性的TCO层制备策略。采用稳定材料的超薄涂层可在保持所需功能的同时保护不稳定的电化学界面。 本文通过实验表征了经10纳米TiO?保护层?；さ腁LD沉积AZO TCO薄膜的化学与电化学稳定性。研究表明，与未?；さ耐蜛ZO薄膜相比，TiO??；げ闶笰ZO的化学稳定性提升数个数量级。在酸性和碱性环境中，其电化学稳定性均相应增强。实验证明：当添加适当电催化剂时，TiO??；さ腁ZO可作为阴极析氢（HER）和阳极水氧化（OER）半反应的TCO用于碱性水分解，以及在酸性条件下实现HER。由此表明，ALD可用于合成化学稳定的TCO异质结构，从而拓展构建复杂光电极架构时可用的材料范围及电化学环境。
关键词： 水分解、透明导电氧化物、原子层沉积、电化学稳定性、铝掺杂氧化锌、二氧化钛?；げ?
更新于2025-09-10 09:29:36