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由透明电子收集氧化物纳米棒阵列组装的颗粒氧氮化物光阳极
摘要： 在颗粒状光阳极上进行光电化学水氧化时，光生电子的收集通常是一个瓶颈问题。本文提出了一种名为"阵列插入"的新型颗粒光阳极制备方法以改善电子收集效率。通过外延电沉积法在LaTiO2N颗粒与掺铝氧化锌(AZO)基底之间插入ZnO纳米棒阵列，从而形成电子传导通路。采用该方法后，电荷分离效率显著提升，在1.23 VRHE电位下的光电流增强了超过一个数量级，这归因于成功克服了LaTiO2N颗粒光阳极中电子收集的障碍。
关键词： 光电化学水氧化，颗粒状光阳极，ZnO纳米棒阵列，LaTiO2N，电子收集
更新于2025-09-11 14:15:04
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具有改进电荷分离性能的分层钽掺杂二氧化钛纳米棒阵列，用于FTO侧照下的光电化学水氧化
摘要： 二氧化钛（TiO?）是最具吸引力的半导体材料之一，常被用作光电化学（PEC）水氧化的光阳极。然而，由于空穴扩散长度短和电子迁移率低，TiO?光阳极的大规模应用受到限制，这些问题可通过金属掺杂和表面修饰来解决。本文报道了通过水热法在氟掺杂氧化锡（FTO）玻璃上成功合成了具有分级结构的钽掺杂二氧化钛纳米棒阵列（顶部负载纳米颗粒，记为Ta:TiO?），并研究其作为光电化学水氧化光阳极的应用。研究发现，Ta??掺入TiO?晶格可减小表面TiO?纳米颗粒的直径。以适中Ta浓度制备的Ta:TiO?-140在FTO侧光照下，于1.23 V（相对于可逆氢电极RHE）处产生约1.36 mA·cm?2的光电流。这一高光电流归因于表面TiO?纳米颗粒的大界面面积以及Ta掺杂带来的良好电子导电性。此外，无电子陷阱模型表明，在FTO侧光照下，Ta:TiO?具有更高的传输速度和更低的电子电阻。
关键词： 分层TiO2，光电化学水氧化，钽掺杂，电荷分离
更新于2025-09-09 09:28:46
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一种高效镍铁纳米颗粒修饰的硅光阳极用于光电化学水氧化
摘要： n型硅（n-Si）是一种窄带隙半导体，已被证实是光电解水（PEC）制氢的优异光吸收材料。在n-Si表面沉积薄层镍膜可形成肖特基结，为光驱动水氧化提供了一条简便有效的途径。然而镍层的较低催化活性及界面态的存在限制了该结构的应用。本研究制备了高性能镍铁纳米颗粒修饰的硅光阳极，实现了高效的太阳能驱动水氧化产氢。均匀分散于硅基底表面的镍铁纳米颗粒形成了非均匀金属-绝缘体-半导体（MIS）结，提升了光阳极的光电压。此外，蒸发沉积过程中镍铁层表面原位形成的氧化物/羟基氧化物层作为高效电催化剂，进一步增强了光阳极的PEC性能。覆盖2 nm镍铁薄膜的光阳极展现出最优PEC性能：起始电位低至1.09 V（vs. RHE，对应1 mA/cm2光电流所需的电位），1.23 V（vs. RHE）下光电流达25.2 mA/cm2，在AM 1.5G光照下稳定输出超过50小时——这得益于高性能非均匀MIS结以及镍铁纳米颗粒经时效处理后形成的厚氧化物/羟基氧化物催化壳层。
关键词： 光电化学水氧化，氧化物/羟基氧化物层，硅光阳极，镍铁纳米颗粒，MIS结
更新于2025-09-04 15:30:14