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oe1(光电查) - 科学论文

50 条数据
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  • 设计具有高效光吸收和电荷分离性能的WO<sub>3</sub>/CdIn<sub>2</sub>S<sub>4</sub> II型异质结以增强光电化学水分解

    摘要： 三氧化钨（WO3）是光电解水制氢中典型的光阳极材料。然而，该光阳极的光电化学（PEC）活性受限于其较差的可见光吸收能力以及电极/电解质界面严重的载流子复合问题。本研究通过化学浴沉积法，将小带隙的CdIn2S4纳米片与水热生长的WO3纳米墙阵列集成，构建了三维（3D）WO3/CdIn2S4异质结。通过调控CdIn2S4的合成参数（包括反应时间和温度）优化了PEC性能。在50°C反应5小时制备的WO3/CdIn2S4复合光阳极，在无空穴牺牲剂条件下于1.23V（vs可逆氢电极）处展现出1.06 mA cm?2的最高光电流密度，约为纯WO3光阳极的5.9倍。紫外-可见吸收光谱和紫外光电子能谱证实了WO3与CdIn2S4之间的能带匹配关系。其PEC性能提升归因于CdIn2S4小带隙带来的增强光吸收效应，以及WO3/CdIn2S4 II型能带排列实现的电荷高效分离。

    关键词： 光阳极、三氧化钨（WO3）、硫铟镉（CdIn2S4）、光电化学水分解、异质结

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 在蚀刻钛基底上简易制备具有高光电化学性能的花状结构WO3薄膜

    摘要： 本研究采用WO3晶种辅助水热反应法，在刻蚀钛基底上制备了纳米花状结构WO3薄膜。当生长时间达到4.75小时时出现WO3纳米花状结构，随后薄膜进入快速生长阶段。经过8小时水热反应制得的纳米花（NF）结构WO3薄膜具有最佳光电化学性能：在模拟太阳光（100 mW/cm2，AM 1.5G滤光片）照射下，偏压1.23 V（vs. Ag/AgCl）时产生2.0 mA·cm?2的光电流密度。该纳米花结构WO3光电化学性能的提升可归因于三方面：首先，纳米花结构增强了光吸收能力；其次，其比表面积增大提高了活性位点数量；最后，与钛基底相连的二维WO3纳米薄片形成了光生电子的直接传输通道。

    关键词： 纳米花，蚀刻钛，三氧化钨，光阳极

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 通过Co-Pi和Pt修饰的杂化0D/2D毛豆状ZnIn2S4光阳极实现电荷管理以促进高效光电化学水分解

    摘要： 电荷分离与传输以及光吸收是决定太阳能水分解器件效率的关键因素。本文首次通过简单水热法在ITO导电基底上设计了一种由二维纳米片和零维纳米颗粒杂化组成的新型毛豆状ZnIn2S4纳米结构，用于光电化学水分解。我们详细提出了0D/2D ZnIn2S4的生长机制并展开讨论。一系列光电化学测试表明，由于增强的光吸收、高效的电荷分离与转移以及更多的活性位点，毛豆状0D/2D ZnIn2S4薄膜相比ZnIn2S4纳米片和纳米颗粒展现出更高的光电活性（1.23 V vs. RHE下为0.37 mA/cm2）。此外，在毛豆状ZnIn2S4光阳极的顶部和底部分别选择性沉积Co-Pi助催化剂和Pt纳米颗粒后，可有效降低表面和界面的电荷复合。空间分布的Co-Pi助催化剂驱动空穴流向表面，而Pt纳米颗粒则促进电子向相反方向移动。因此，这种未掺杂的Co-Pi/ZnIn2S4/Pt集成器件在1.23 V vs. RHE下实现了0.91 mA/cm2的光电流密度提升。本工作证明毛豆状ZnIn2S4可作为光电极化学行为的优异候选材料，而像Co-Pi与Pt助催化剂在光阳极上的耦合等策略所形成的界面电场，为未来设计高效PEC器件提供了新途径。

    关键词： 光阳极，毛豆，光电化学性能，ZnIn2S4，助催化剂

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 三维Bi2MoO6/TiO2阵列异质结光阳极修饰磷酸钴助催化剂实现高效光电化学水氧化

    摘要： 通过用Bi2MoO6纳米片（NSs）修饰TiO2纳米棒（NRs），制备了三维Bi2MoO6/TiO2阵列。与原始TiO2 NRs和Bi2MoO6 NSs相比，所得Bi2MoO6/TiO2异质结构展现出优异的光电化学（PEC）性能。在1.23 V vs.RHE下，光电流密度达到0.54 mA/cm2，比裸TiO2 NRs阵列高61%，几乎是FTO上Bi2MoO6 NSs阵列的十倍。这种异质结构Bi2MoO6/TiO2复合材料的高性能主要归因于引入Bi2MoO6后吸收带边的扩展、电荷分离效率的提高以及化学活性表面积的同步增加。进一步在Bi2MoO6/TiO2表面修饰磷酸钴（Co-Pi）以加速表面水氧化反应，光电流密度在1.23 V vs.RHE下增至0.72 mA/cm2。

    关键词： 光电化学，Bi2MoO6，光阳极，TiO2，异质结

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 多孔BiVO4上负载磷化钴纳米片增强光电化学水氧化

    摘要： 通过富钴催化剂对半导体表面进行改性是提升光电化学（PEC）水氧化动力学及光生电子-空穴迁移的有效策略。本研究采用水热法将磷化钴（CoP）纳米片集成于纳米多孔钒酸铋（BiVO4）电极上。CoP的引入显著提升了光阳极的PEC性能——在100 mW cm-2模拟光照下，1.23 V（vs RHE）处的光电流达4.0 mA cm-2，较裸BiVO4提升三倍。BiVO4+CoP光阳极展现出优异的水氧化起始活性，起始电位阴极偏移超过220 mV，优于典型Co3O4和Co-Pi助催化剂修饰的BiVO4光阳极。系统研究表明，CoP提升PEC性能主要源于抑制表面电荷复合及提高光电压。

    关键词： 光电化学、磷化钴、水氧化、钒酸铋（BiVO4）、光阳极

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • NH2-MIL-125(Ti)/TiO2纳米棒异质结光阳极用于高效光电化学水分解

    摘要： 通过简便的水热反应，在垂直有序的二氧化钛纳米棒（NRs）上均匀包覆了一层光活性胺功能化钛金属有机框架（MOF）（MIL(125)-NH2(Ti)），并研究了该异质结光阳极在光电化学（PEC）水分解中的性能。在AM 1.5G模拟太阳光照射下，MIL(125)-NH2/TiO2 NRs在1.23V（相对于可逆氢电极）处的光电流密度达到1.63 mA/cm2，约为原始TiO2 NRs的2.7倍。MIL(125)-NH2/TiO2 NRs在λmax=340 nm处的入射光子-电子转换效率显著提高，表明通过高效的光吸收和电荷分离促进了水的氧化。讨论了MIL(125)-NH2涂层对TiO2 NRs PEC活性增强的原因，包括TiO2 NRs的比表面积和延展构型、MIL(125)-NH2(Ti)的带隙以及II型异质结。本研究展示了半导体与MOF之间异质结的合理设计，为高效水分解提供了简便通用的新途径。

    关键词： 二氧化钛纳米棒，光电化学水分解，光阳极，MIL(125)-NH2，水热反应

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 基于CdSe光阳极和MH阴极的光电化学系统中太阳能氢的积累

    摘要： 基于CdSe和NT-TiO2/CdSe的薄膜光阳极通过电化学法和涂覆法制备而成。研究表明，在半导体CdSe薄膜结构中引入氧化石墨烯可促进光吸收，使其性能提升25-30%。证实了以储氢金属间化合物合金LaNi4.5Mn0.5 + LaNi3.5Al0.7Mn0.8为基体并添加导电剂的阴极与CdSe光阳极具有良好的匹配性。研究发现，在阳光作用下阳极产生的总电流中，有95-98%用于阴极的氢气生成与积累。

    关键词： 光电化学系统，光阳极，CdSe，太阳能制氢，MH阴极

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 具有多高指数晶面的BiVO?光阳极上增强的水氧化活性和动力学

    摘要： BiVO4光阳极的晶面对其电荷转移分离性能及水氧化动力学具有潜在影响。本研究通过简便的Bi2O3模板诱导法合成了暴露{121}、{132}、{211}和{251}高指数晶面的BiVO4多面体薄膜，并将其作为水氧化光阳极进行研究。与仅含单一高指数晶面{121}的常规BiVO4薄膜相比，具有多重高指数晶面的BiVO4薄膜展现出更高的光电流活性和更快的水氧化动力学。具体而言，在0.1 M Na2SO4溶液中，该多高指数晶面BiVO4光阳极在1.23 V（vs可逆氢电极RHE）下获得1.21 mA/cm2的光电流密度，较常规BiVO4光阳极（1.23 V时为0.61 mA/cm2）提升约200%。此外，在相同电解液中，所制备BiVO4光阳极的水氧化起始电位负移300 mV（0.22 V vs RHE），而常规BiVO4光阳极为0.52 V vs RHE。虽然紫外-可见吸收特性和水氧化路径未改变，但多重高指数晶面BiVO4薄膜的电荷转移分离性能及整体水氧化动力学显著增强。理论计算表明，H2O分子在BiVO4{121}和{132}高指数晶面上的吸附能，相较于{010}和{110}低指数晶面更有利于后续解离氧化。此外，BiVO4{121}和{132}高指数晶面上水氧化的决速步骤转变为两个质子与氧原子反应生成OOH物种的过程（O + H2O(l) + 2H+ + 2e? → OOH + 3H+ + 3e?），这与{010}和{110}低指数晶面上H2O解离为OH的决速步骤（2H2O(l) + → OH + H2O(l) + H+ + e?）不同。同时，BiVO4{121}和{132}高指数晶面上水氧化决速步骤的过电位也低于{010}和{110}低指数晶面。

    关键词： 光阳极，BiVO4，高指数晶面，水氧化，光电化学

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 光充电Fe?TiO?/Fe?O?光阳极用于增强光电化学水氧化

    摘要： 光充电是一种新颖且有效的光阳极处理方法，可提升光电化学水分解性能。本研究制备了光充电处理的Fe2TiO5/Fe2O3复合光阳极，其光电流密度显著提高。此外，该光充电效应可通过黑暗条件下的放电处理消除。通过X射线吸收光谱和电化学阻抗谱分析发现，光充电效应源于界面处形成Fe(IV)中间体，从而加速水氧化动力学过程。该研究揭示了赤铁矿中光充电效应的作用机制，为高效水分解催化剂的设计提供了重要理论依据。

    关键词： 光阳极，Fe2TiO5/Fe2O3，水氧化，光充电，光电化学

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 光电化学池中光阴极催化剂中毒的抑制及其对实现高效稳定太阳光驱动全水分解的作用

    摘要： 由两个半导体电极（一个光阴极和一个光阳极）组成的光电化学（PEC）电池，是通过光照下自发全水分解制氢的潜在有效手段。然而，该PEC电池的长期稳定性（即持续运行超过一天）尚未得到证实。除双光电极腐蚀外，重金属阳离子从光阳极向电解液的逐渐迁移也会因污染光阴极表面而导致电池性能退化。本研究采用BiVO4基光阳极结合两种改性方法：在电解液中分散螯合树脂，以及在光阳极表面涂覆阴离子传导离聚物。研究发现螯合树脂能捕获电解液中的Bi3+阳离子，防止其沉积在阴极表面。因此，采用BiVO4基光阳极与(ZnSe)0.85(CuIn0.7Ga0.3Se2)0.15基光阴极的PEC电池，在模拟阳光下实现了持续两天的稳定全水分解。据我们所知，这是目前确立的最长稳定运行周期。虽然Bi物种的持续溶解仍导致BiVO4基光阳极性能显著下降，但光阳极表面涂覆阴离子传导离聚物通过选择性离子传导阻止了Bi3+离子进入电解液，该涂层还作为?；げ闾嵘斯庋艏哪途眯?。本研究由此提出了一种构建稳定半导体光电极PEC电池的简易有效方法。

    关键词： 螯合树脂、光阳极、稳定性、BiVO4、阴离子传导离子交换膜、水分解、光电化学电池、光阴极

    更新于2025-09-04 15:30:14