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oe1(光电查) - 科学论文

25 条数据
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  • 《AIP会议论文集》[作者 第三届数学与科学进展国际研讨会（ISCPMS2017）论文集 - 印度尼西亚巴厘岛（2017年7月26-27日）] - 作为新型催化区对电极的钒酸铋（BiVO4）在硫化镉（CdS）敏化太阳能电池产氢中的应用

    摘要： 我们最近开发了一种改进的量子点染料敏化太阳能电池（QD-DSSC），其催化区可扩展用于制氢。该DSSC部分由固定在钛板上的CdS敏化高度有序二氧化钛纳米管（CdS-HOTN）、Na2S/S电解液以及覆盖Pt的SnO-F（氟掺杂氧化锡）玻璃板（即Pt/SnO-F/玻璃）组成。催化区则由作为阴极的钛支撑体延伸部分构成，对应的对电极是来自DSSC部分的SnO-F玻璃延伸部分，其上覆盖有BiVO4薄膜。本报告将重点介绍BiVO4在我们新开发系统中的作用。钒酸铋采用氨水共沉淀法制备并煅烧获得细粉，随后将该BiVO4细粉沉积于SnO-F玻璃板上，通过FT-IR、紫外-可见漫反射光谱、SEM和X射线衍射进行表征。表征结果显示：BiVO4薄膜典型带隙为2.35 eV，其特征红外峰代表-V-O-和-Bi-O-V-键，晶体相为单斜白钨矿型BiVO4，典型晶粒尺寸为74.06 nm。通过线性扫描伏安法和多脉冲安培法研究BiVO4薄膜光阳极的光电化学性质，发现其在可见光下的电流响应为0.03 mA/cm2。进一步研究发现，当BiVO4薄膜整合至改进的QD-DSSC系统（催化区部分）时，在纯可见光照射下能实现水分解产生氢气和分子氧。我们将简要讨论这种改进的QD-DSSC——特别是催化区中BiVO4对电极的作用，以深入理解这种新型人工光合作用机制。

    关键词： 水分解、二氧化钛纳米管、硫化镉、人工光合作用、改性染料敏化太阳能电池、钒酸铋

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 用于太阳能水分解的坚固纳米结构(Zr)BiVO4/镍铁氰化物核壳光阳极的制备

    摘要： 在BiVO4电极上涂覆了一层高度共形的10-15纳米镍铁基普鲁士蓝助催化剂。该涂层使BiVO4电极的光电流提升了10倍，达到3.23 mA/cm2。同时实现了0.2 V的低起始电位和超过50小时的光腐蚀抑制。

    关键词： 普鲁士蓝、钒酸铋、太阳能水分解、析氧催化剂

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 基于铁掺杂氧化锌/钒酸铋异质结构的大面积、柔性、高性能宽带光电探测器，具有超高量子产率

    摘要： 原始ZnO材料虽被广泛研究用于紫外光电探测器，但由于其仅吸收紫外光且量子效率与响应度较低（这归因于光生载流子的高复合率），在宽带光电探测器中的应用仍存在障碍。为解决这一问题，我们报道了一种基于ITO包覆PET衬底的宽带光电探测器(PD)，该器件通过能带工程掺杂铁金属的二维ZnO薄膜与一维静电纺丝混合无机单斜相BiVO4纳米纤维异质结构制备而成，在超高响应度和外量子效率(EQE)方面较昂贵洁净室工艺制备的PD具有显著优势。BiVO4同时具备捕获可见光与近红外光子的功能，并能在Fe掺杂ZnO(FZO)-BiVO4异质结构界面产生局域电场以促进电子-空穴对分离。柔性PD的耐久性经500次弯曲循环测试后仍保持稳定响应。该器件在紫外、可见和近红外光下的响应度分别达到7.35 A/W、3.8 A/W和0.18 A/W，对应极高的EQE值分别为2501.7%、851.2%和28.3%。这种高性能器件的简易低成本制备方法为开发柔性电子器件及高性能光电器件提供了新思路。

    关键词： 异质结构，宽带光电探测器，铁掺杂氧化锌，钒酸铋，超高量子产率

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • Z型g-C3N4/CNT/BiVO4异质结构光催化剂在太阳光照射下对苯酚废水的光催化降解

    摘要： 通过湿法浸渍法合成了一系列碳纳米管（CNT）改性的g-C3N4/BiVO4光催化剂，并在太阳光照射下以苯酚降解为评价指标。采用FTIR、XRD、FESEM、XPS、SAP和DR-UV Vis对所制光催化剂的理化性质进行了表征。g-C3N4/CNT/BiVO4光催化剂的形成使性能显著提升，其降解速率较原始g-C3N4提高近六倍，且符合准一级动力学和Temkin吸附模型。一致地，当2 wt.% CNT与5 vol.% H2O2氧化剂协同作用时，可在120分钟内去除80.6%的苯酚。观测到的优异光降解性能归因于XRD和XPS分析显示的更好结晶结构。此外，FESEM微观图像显示异质结构样品中CNT、g-C3N4与BiVO4的紧密接触有助于实现顺畅的电子-空穴对分离与迁移，从而产生更多可用于光催化降解反应的?OH和?O2ˉ自由基。研究提出了可能的Z型反应机理，并通过活性物种捕获实验确定了苯酚降解中活性自由基的作用。此外，该g-C3N4/CNT/BiVO4光催化剂经多次循环后仍保持优异稳定性。同步地，成功建立了响应面法（RSM）数学模型来理解CNT负载量与H2O2对苯酚光降解过程的相互作用关系。

    关键词： 苯酚降解、钒酸铋、碳纳米管、废水、石墨相氮化碳、光催化剂

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 具有定制尺寸和本征氧缺陷的激光生成BiVO4胶体颗粒用于高效气体传感

    摘要： 为改善BiVO4的传感性能不佳问题，开发具有优异传感特性的新型器件制备策略具有重要必要性和实际意义。本研究采用脉冲激光辐照胶体纳米颗粒（PLICN）的独特方法，合成了尺寸可控、均匀且富含氧空位的黑色BiVO4胶体。通过对比研究激光辐照对传感性能的影响发现：平均粒径50 nm的BiVO4纳米球在75℃低工作温度下展现出最佳传感性能——具有高灵敏度、优异选择性和44 ppb的极低H2S检测限，其传感响应值较原料提升超4倍。进一步研究表明，激光辐照能诱导大量氧空位并降低传感器件电阻，这是性能提升的主要原因。密度泛函理论（DFT）计算证实，氧空位可显著降低BiVO4表面吸附能，增强H2S吸附能力，同时减少被吸附H2S分子向BiVO4的巴德电荷转移，从而实现气体传感性能的增强。

    关键词： 脉冲激光辐照，硫化氢，钒酸铋，纳米球，气体传感器

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 铋酸钒薄膜的脉冲激光沉积——氧压对形貌、成分及光电化学性能的影响

    摘要： 采用脉冲激光沉积技术在商用氟掺杂氧化锡（FTO）基底上制备了钒酸铋薄膜。以烧结的四方相BiVO4陶瓷靶为溅射源，在不同氧压（0.1至2毫巴）条件下进行薄膜沉积，激光束垂直于靶面并与FTO基底平行。氧压对薄膜形貌和组分影响显著，表现为沿基底沉积层存在Bi:V比例梯度。除主相BiVO4外，通过X射线衍射（XRD）和拉曼光谱还检测到V2O5与Bi4V2O11两相。低中氧压沉积样品的富钒区域会形成从BiVO4膜表面凸起的V2O5纵向结构，而高氧压条件下则生成Bi4V2O11@BiVO4体异质结。结果表明：靶材烧蚀产生的等离子体中，Bi/V离子会因与氧分子相互作用发生空间分离。为深入研究该现象，采用激光诱导击穿光谱进行了测量。所得电极用作光电化学水分解的光阳极时，在1毫巴氧压下制备的薄膜表现出最佳光电流性能——在相对于Ag/AgCl（3 M KCl）约0.8 V电位处达到1 mA cm?2。研究发现BiVO4表面的V2O5会降低其光活性，而体相Bi4V2O11@BiVO4异质结的存在则有利于水的光氧化反应。

    关键词： 光电化学、脉冲激光沉积、钒酸铋

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 用于光电化学水氧化的II型n-n交错正交相V2O5/单斜相斜铋钒矿BiVO4异质结光阳极：制备、表征与实验验证

    摘要： 采用单一半导体材料的传统光阳极由于具有宽禁带、电荷迁移率低以及光生载流子分离效率差且复合迅速等特性，在光电化学（PEC）水氧化方面技术上并不可行。本研究的主要目的是通过简便的电沉积合成方法制备V?O?/BiVO? n-n异质结光阳极，以克服传统单一光阳极结构所遇到的技术瓶颈。此外，利用线性扫描伏安法（LSV）、瞬态光电流响应谱（IMPS）、电化学阻抗谱（EIS）、高分辨透射电镜（HR-TEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱和紫外-可见光谱研究了BiVO?与V?O?之间能带势匹配和导电性差异的协同效应。随后在1.5 AM太阳模拟器下，使用标准三电极组装的PEC电池对光诱导水分解性能进行了评估。结果表明，V?O?/BiVO?异质结光阳极在相对于Ag/AgCl为1.5 V时实现了显著提高的光电流密度1.53 mA/cm2，分别是原始BiVO?（0.22 mA/cm2）和V?O?（0.21 mA/cm2）的6.9倍和7.3倍。这种提高归因于FTO/半导体、半导体/FTO和半导体/电解质界面处更低的电荷电阻，以及V?O?/BiVO?异质结光阳极中光注入电子的快速渡越时间（τ）为6.4毫秒。最后，利用实验结果重建了理论能带图，以验证V?O?与BiVO?之间的异质结排列，并阐明V?O?/BiVO?异质结光阳极中光生载流子的转移机制。

    关键词： 钒酸铋，n-n异质结，电荷分离，光电催化

    更新于2025-09-23 06:50:12

  • 硫修饰BiVO<sub>4</sub>光阳极中增强的载流子传输与带隙减小

    摘要： 近期关于钒酸铋（BiVO4）的研究表明，它是性能最优异的金属氧化物光阳极材料之一。然而，其较差的载流子传输能力和相对较宽的带隙限制了性能的进一步提升，尤其是薄膜光电极形式。本研究采用硫掺杂来解决这些限制：带隙最大降低约0.3 eV，使理论最大太阳能制氢效率从9%提升至12%。硬X射线光电子能谱（HAXPES）和密度泛函理论（DFT）计算表明，带隙降低的主要原因是价带顶上移。时间分辨微波电导测量显示，硫掺杂BiVO4的载流子迁移率比未改性样品提高约3倍，导致载流子扩散长度增加约70%。本工作证明硫掺杂是提升宽带隙金属氧化物光电极性能的有效可行方法。

    关键词： 钒酸铋，光电化学性能，载流子传输，BiVO4，硫掺杂，带隙减小

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 由FeOOH/TiO2/BiVO4和Cu2O组成的高效串联光电极电池，用于自驱动太阳能水分解

    摘要： 本研究设计了一种无需外加偏压的集成式太阳能分解水串联电池，采用FeOOH修饰的TiO2/BiVO4光阳极和p-Cu2O光阴极。测得该无偏压串联电池的表观光电流为0.37 mA/cm2（工作电压+0.36 VRHE），对应光电转换效率0.46%。此外，FeOOH修饰的TiO2/BiVO4与Cu2O光阴极的光电流约为0.07 mA/cm2（+0.42 VRHE）。随后我们建立了FeOOH修饰的TiO2/BiVO4-Cu2O双电极体系，在AM 1.5G光照下测量了电流密度-电压曲线。无辅助光电流密度为0.12 mA/cm2，经2.5小时测试后，该无偏压串联PEC电池分解产生的氢气和氧气量分别为2.36 mmol/cm2和1.09 mmol/cm2。进一步研究了FeOOH修饰的TiO2/BiVO4光阳极的光电化学(PEC)特性以阐明太阳能分解水的电子传输过程，这为建立更高太阳能-氢能转换效率的无偏压稳定PEC太阳能分解水串联电池提供了基础性挑战。

    关键词： 自驱动水分解、光电化学串联电池、太阳能制氢、氧化亚铜-钒酸铋

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • BIFEVOX复合材料：制备与表征

    摘要： 复合材料设计是提升固体电解质质量的一种方法。通过机械混合并退火取代钒酸铋与纳米级铝、铋和锆二元氧化物，我们获得了异质材料Bi4V1.7Fe0.3O11–δ/xAl2O3、Bi4V1.7Fe0.3O11–δ/xBi2O3和Bi4V1.7Fe0.3O11–δ/xYSZ。研究工具采用X射线粉末衍射和能谱电子显微镜。分析了材料成分，在氧化铝和氧化锆复合系列中阐明了组分间无相互作用现象，并发现纳米粉体颗粒在烧结体表面及解理面上的非均匀分布。研究表明氧化铋中的铋原子能够掺入Bi4Fe0.3V1.7O11–δ结构。通过阻抗谱研究了材料的电荷传输特性。不同二元氧化物及不同氧化物含量的复合材料在logσ–103/T趋势上均未呈现变化。结果表明二元氧化物浓度增加会导致电导率出现微弱衰减。

    关键词： 复合材料、钒酸铋、阻抗谱、氧化铋、氧离子导体

    更新于2025-09-10 09:29:36