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脉冲激光沉积CoNi纳米颗粒修饰的TiO2纳米管可见光光转换效率增强

DOI：10.1016/j.ijhydene.2019.08.179 期刊：International Journal of Hydrogen Energy 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 采用脉冲激光沉积（PLD）技术在二氧化钛纳米管（NTs）表面负载钴镍（CoNi）纳米颗粒（NPs）。二氧化钛纳米管通过控制钛基底的阳极氧化预先制备。研究考察了PLD背景气体（真空、氧气和氦气）性质对沉积在二氧化钛纳米管上CoNi-NPs的微观结构、成分及化学键合的影响。发现真空沉积时PLD-CoNi-NPs呈现核壳（氧化物/金属）结构，而氧气环境中沉积则完全氧化。通过改变二氧化钛纳米管上CoNi-NPs负载量（增加激光烧蚀脉冲数NLP），我们系统研究了其在AM1.5模拟太阳光和滤光可见光下的光催化效应（采用循环伏安法CV测量）。结果表明：在真空和氦气环境下沉积CoNi-NPs可使可见光区域的电光转换效率（PCE）提升600%（NLP=10,000），但太阳光照射下PCE随NLP增加而下降；相比之下，完全氧化的CoNi-NPs（氧气环境沉积）在最佳负载量NLP~1000时展现出最优异的催化性能，太阳光下PCE总体提升超过50%。这种催化增强效应源于CoO（带隙约2.4 eV）的光吸收增强以及NiO/CoO纳米颗粒与二氧化钛纳米管之间形成的异质结。
作者： Thomas Favet，Valérie Keller，Thomas Cottineau，My Ali El Khakani
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究可见光和太阳光下CoNi纳米颗粒修饰的TiO2纳米管在水分解应用中光转换效率的增强。

研究成果

PLD技术成功地在TiO2纳米管上修饰了CoNi纳米颗粒，提升了其在可见光和太阳光下的光转换效率。在氧气环境下沉积的CoNi纳米颗粒实现了最佳性能，在阳光下光电转换效率（PCE）提升超过50%。该研究凸显了CoNi/TiO2纳米杂化结构在高效水分解应用中的潜力。

研究不足

该研究受限于脉冲激光沉积（PLD）工艺的技术约束以及二氧化钛纳米管上CoNi纳米颗粒负载与分布的优化潜力。其应用受限于光转换效率需进一步提升才能满足实际水分解应用需求。

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