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oe1(光电查) - 科学论文

18 条数据
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  • 利用表面沉积共催化剂修饰的光电极比较水的光氧化与光还原：光电化学阻抗谱的见解

    摘要： 本论文旨在通过使用沉积共催化剂修饰表面的光电极，揭示水光氧化为分子氧与水光还原为分子氢在动力学处理方面的相似性。研究分别制备了表面覆盖钴沸石咪唑酯骨架（ZIF-67）晶体的二氧化钛（TiO2）纳米棒光阳极，以及表面吸附三二氧杂环己烷六氯合钴(II)笼形配合物（Co(Cl2Gm)3(BCH3)2）分子的Rh掺杂钛酸锶（Rh:SrTiO3）颗粒光阴极，用于开展水光氧化与光还原实验。通过扫描电镜（SEM）和光照条件下的循环伏安法对两种光电极进行了表征，并采用光电化学阻抗谱（PEIS）研究了电荷转移机制。结果表明：两个体系中，共催化剂的存在均能提升电荷转移动力学性能；且在任意工作电位下，陷阱电阻均大于电荷转移电阻。

    关键词： 水光氧化、二氧化钛纳米棒、钛酸锶、水光还原、ZIF-67金属有机框架

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 光电化学水分解过程的能量图分析

    摘要： 基于能带图对光电化学（PEC）水分解过程进行了全面回顾，以阐明实验现象。选择TiO?纳米棒结构作为PEC电池光阳极的模型体系，因其兼具酸性和碱性溶液中的稳定性。研究了在H?SO?、NaCl和NaOH三种电解质中施加外偏压时的光电流。通过构建三电极体系的能带图（以真空能级为统一参照），系统关联了暗态与光照条件下外加偏压测得的电极电位及光电流与水分解过程的PEC系统能带关系。通过引入界面处pH依赖的赫姆霍兹层电位，阐明了平带电位的pH依赖性。此外，通过深入理解能带图，揭示了水分解过程中PEC体系内外加电势的分布规律。

    关键词： 带隙分析，二氧化钛纳米棒，光电化学水分解

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 一维TiO2纳米棒经S、N、O共掺杂碳纳米片修饰后光活性显著增强

    摘要： 二氧化钛（TiO?）是金属氧化物中最具活性的光催化剂之一，可用于污染物降解和太阳能分解水制氢。阻碍其广泛应用的主要缺陷在于仅吸收太阳光谱中的紫外部分且电荷动力学缓慢。将TiO?与合适材料复合形成杂化纳米结构可有效解决这些问题。本研究报道了一种基于一维TiO?纳米棒包裹硫-氮-氧共掺杂碳（SNOC）纳米片的新型纳米复合材料体系。该SNOC纳米片采用环保型卡拉胶作为硫、氧、碳源，尿素作为氮源，通过经济简便的路线合成。硅溶胶作为模板剂，在合成结束时去除后形成大比表面积材料。因此，该合成材料在可见光照射下对典型罗丹明B（RhB）表现出优异的脱色光催化性能。SNOC的表观速率常数达7.6×10?3 min?1，是不使用硅溶胶的SNOC材料（2.8×10?3 min?1）的近3倍。这种掺杂碳材料的性能可归因于大比表面积和高效可见光吸收的协同效应。TiO?纳米棒/SNOC纳米复合材料用于光电化学水分解时，其光电流密度（0.85 mA cm?2）显著高于纯TiO?纳米棒阵列（0.35 mA cm?2），这源于SNOC对电荷转移动力学的显著改善及协同催化作用。所有制备材料均通过晶体结构、光学吸收、表面形貌和电子特性等物理性质进行评估。

    关键词： 水分解、光电化学、光催化、异质结、二氧化钛纳米棒、硫氮氧共掺杂介孔碳

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 暗光和光照条件下纳米棒状TiO2负载Au纳米颗粒作为CO-PROX反应催化剂：酸性和碱性合成条件的影响

    摘要： 在室温和常压下，研究了金纳米颗粒（名义负载量1.0 wt%）沉淀沉积于二氧化钛纳米结构上的材料，在过量氢气环境中进行优先氧化一氧化碳反应（CO-PROX），分别测试了黑暗条件和模拟太阳光照射条件下的性能。二氧化钛载体通过两种明显呈酸性和碱性的水热法合成，分别形成金红石相纳米棒和变形锐钛矿相纳米棒结构。采用N2物理吸附、XRD、XPS、漫反射紫外-可见光谱（DRUV-vis）、高分辨透射电镜（HRTEM）和X射线荧光光谱（XRF）等表征技术，系统分析了催化剂的化学、结构和光学特性。酸性处理获得了形貌规整的金红石相纳米棒结构，使金纳米颗粒均匀分布，该催化剂在CO-PROX反应中表现出较高活性。其中经700°C煅烧的酸性合成样品表现最佳，在黑暗和模拟太阳光照射条件下均对二氧化碳具有高度选择性。

    关键词： 光催化、一氧化碳优先氧化、金纳米颗粒、二氧化钛纳米棒、模拟太阳光

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 时间依赖的简易水热法合成TiO2纳米棒及其光电化学应用

    摘要： 在本研究中，我们报道了在透明导电氧化物（TCO）上通过简便水热法合成具有高密度金红石相的TiO2纳米棒，以增强太阳能电池应用性能。通过系统的XRD、UV-Vis-NIR分光光度计、FESEM、TEM、EDAX、XPS和光电化学测试，研究了其结构、光学、形貌、成分及电化学特性。结果表明，沉积的TiO2薄膜呈现纯金红石相的四方形晶体结构。光谱分析显示其在紫外区具有强光吸收特性，FESEM图像证实了TiO2纳米棒的时序生长过程。EDAX与XPS光谱证实形成了纯净的TiO2纳米棒。随时间变化的TiO2纳米棒生长的光电化学性能测试显示，其最高光电转换效率达到5.1%。

    关键词： 水热合成、光电化学电池性能、单晶、光转换效率、二氧化钛纳米棒、透明导电氧化物（TCO）

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 碳量子点修饰的TiO?/g-C?N?薄膜电极作为光阳极，对1,4-二氧六环降解具有增强的光电催化性能

    摘要： 本研究采用碳量子点（CQDs）修饰TiO?/g-C?N?（TCN）薄膜电极。通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见漫反射光谱（DRS）、光致发光（PL）和电化学阻抗谱（EIS）研究了TiO?/g-C?N?/CQDs纳米棒阵列（TCNC NRAs）薄膜的形貌、光学及电化学特性。在TCN NRAs薄膜中掺杂CQDs后，可观察到光阳极的光学性能、光电化学性能及光催化（PEC）性能均得到提升。与TiO? NRAs和TCN NRAs相比，TCNC NRAs具有更窄的2.47 eV带隙和更长的光生电子-空穴对寿命。在可见光照射和1.2 V偏压下，TCNC NRAs电极的PEC过程光电流密度和1,4-二氧六环（1,4-D）去除率分别达到0.16 mA/cm2和77.9%，分别是TCN NRAs电极的2.5倍和1.5倍。经过五次循环测试，TCNC NRAs电极仍能保持>75%的1,4-D去除率。TCNC NRAs电极的高PEC性能可归因于电荷分离增强及电子转移机制从典型异质结转变为Z型机制，这可能增加了活性物种的产生并将主导活性物种从O???转变为?OH。本实验结果对研究1,4-D降解及开发高效PEC材料具有重要参考价值。

    关键词： 石墨相氮化碳、二氧化钛纳米棒、1,4-二氧六环、碳量子点、光电催化

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 复合TiO2纳米棒-TiO2纳米颗粒/PEDOT:PSS电极的形貌效应对三碘化物还原的影响

    摘要： 在导电玻璃基底上制备了由二氧化钛纳米颗粒（NPs）、二氧化钛纳米棒（NRs）与聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）组成的复合电极。通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱和傅里叶变换红外衰减全反射（FTIR-ATR）测试证实了复合结构中二氧化钛的存在。扫描电子显微镜（SEM）表征了TiO2 NP-PEDOT:PSS、TiO2 NR-PEDOT:PSS及TiO2 NP-TiO2 NR-PEDOT:PSS电极的表面形貌。循环伏安法（CV）测试表明，相较于原始PEDOT:PSS和铂（Pt）电极，添加二氧化钛后复合电极对三碘离子还原的电催化活性显著提升。电化学阻抗谱（EIS）显示电荷转移电阻（Rct）强烈依赖于复合电极的形貌（TiO2 NP与TiO2 NR的比例）。研究发现，在TiO2纳米颗粒与PEDOT:PSS的混合体系中，随着二氧化钛纳米棒含量的增加，Rct值降低。

    关键词： 纳米材料、纳米复合材料、电化学阻抗谱、二氧化钛纳米棒、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 全碳染料敏化太阳能电池：一种无金属可穿戴太阳能器件的可持续低成本设计

    摘要： 轻质碳电极因其耐温性、易加工性和皮肤舒适性成为光伏器件的新候选材料。本文提出了一种可持续且简便的无金属全碳染料敏化太阳能电池（C-DSSC）策略，通过堆叠碳前电极（CFE）和碳对电极（CCE）组装而成。该CFE在保持高效光子吸收和电荷分离机制（得益于涂覆染料的TiO?纳米棒P25-R）的同时，展现出充足的光透过率（70-50%）。石墨烯浸渍碳对电极（Gr@CCE）对I??/I?氧化还原电对表现出卓越的高电催化活性，且电荷转移电阻极低（RCT=0.79 Ω）。C-DSSC的可持续设计实现了约6±0.5%的效率及高达18.835 mA·cm?2的光电流密度，其优异性能归因于改善的电荷迁移率、低内阻以及更优的界面电极接触。C-DSSC厚度≤3 mm的特性消除了DSSC中对刚性玻璃的需求。

    关键词： 碳、二氧化钛纳米棒、染料敏化太阳能电池、石墨烯、电催化活性

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 二氧化钛纳米棒中氧缺陷与高活性{110}晶面的简易共构实现高效水分解

    摘要： 优化二氧化钛（TiO?）的光催化析氢活性仍是一项具有挑战性的任务。本研究通过简便的磁控溅射一步法，制备出由主要暴露{110}晶面侧边的锐钛矿纳米棒组成的轻微氧缺陷TiO?薄膜。该薄膜的一维纳米结构及Ti3?/氧空位有利于抑制电子-空穴复合，而暴露的{110}晶面则提供了丰富的表面活性位点，使其展现出超高的水分解光催化活性。值得注意的是，首次在无牺牲电子给体和助催化剂条件下，实现了原始锐钛矿TiO?对H?和O?接近2:1比例的全分解水。此外，在甲醇作为牺牲剂的体系中，原始TiO?在365 nm波长下表现出约21.4%的高表观量子效率，全弧光照射下的产氢速率高达14.35 mmol·m?2·h?1，比P25薄膜（约0.014 mmol·m?2·h?1）高出约三个数量级。该研究为合成具有最优晶面与形貌的缺陷型金属氧化物以实现高效能量转换提供了简便途径。

    关键词： 二氧化钛纳米棒、活性晶面、光催化、氧缺陷、水分解

    更新于2025-09-22 18:49:36

  • GQDs添加剂作为电子传输层在TiO2纳米棒中对钙钛矿太阳能电池性能提升的作用

    摘要： 电子传输层（ETL）在提升钙钛矿太阳能电池（PSCs）性能方面具有重要作用。本研究主要聚焦于不同类型二氧化钛（TiO2）结构作为高效ETL的应用。通过简易一步水热法制备了TiO2纳米棒（NRs），并将其用作PSCs的ETL?；赥iO2 NRs的PSCs功率转换效率（PCE）较介孔（mp）TiO2基电池提升了约217%。为进一步提高PSCs的PCE，采用水热法合成了石墨烯量子点-二氧化钛纳米棒复合材料（GQDs-TiO2 NRs）。基于GQDs-TiO2 NRs的PSCs其PCE较TiO2 NRs基电池提高了1.34倍。这种GQDs-TiO2 NRs有望成为光伏器件中高效电子传输材料的理想替代方案。

    关键词： 二氧化钛纳米棒，钙钛矿太阳能电池，水热合成法，石墨烯量子点

    更新于2025-09-19 17:13:59