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oe1(光电查) - 科学论文

42 条数据
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  • 浴温对恒电位沉积Cu2O薄膜物理与电学特性的影响及其在异质结太阳能电池中的应用

    摘要： 在本研究中，借助X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、显微拉曼光谱、光致发光（PL）光谱、紫外-可见光谱、LCR测量及Keithley 4200半导体特性测试系统，系统考察了电解沉积于掺氟氧化锡基底上的氧化亚铜（Cu2O）薄膜在不同镀液温度下对其结构、形貌、振动、光学、电学及光电响应特性的影响。XRD图谱表明沉积的Cu2O薄膜具有沿(111)晶向优先生长的立方结构，其中40°C沉积的薄膜相比55°C和70°C具有更优异的结晶性。详细计算并讨论了晶粒尺寸（D）、位错密度（δ）、微应变（ε）及层错概率（α）等微观结构参数。SEM显示40°C沉积的薄膜呈现清晰的三棱锥形貌。显微拉曼与PL光谱证实40°C沉积的薄膜结晶性更好且受主浓度更高。紫外-可见研究表明：随着镀液温度从40°C升至70°C，光学带隙从2.05eV增大至2.17eV。阻抗分析的频率-温度依赖性显示40°C沉积的薄膜比其他温度具有更高电导率。I-V测试表明40°C沉积的Cu2O薄膜相比55°C和70°C样品展现出更优良的光电导响应。

    关键词： 显微拉曼光谱、X射线衍射、光电导性、氧化亚铜、金字塔形状

    更新于2025-11-19 16:46:39

  • 锑掺杂氧化亚铜的光电化学应用最佳合成方法

    摘要： 我们研究了锑掺杂浓度对光阴极氧化亚铜（Cu2O）薄膜结构、电学及光电化学性能的影响。通过电沉积法在333K、pH=10的含硫酸铜和硫酸锑离子电解质中制备了p型Cu2O光吸收薄膜。微量锑掺杂有助于铜离子快速迁移至基底并消耗离子，从而可重复合成具有高结晶质量与优异电学稳定性的p型Cu2O。在多种样品中，当c(Sb)/[c(Cu)+c(Sb)]摩尔分数为0.75 mol%时，其电阻率最低且红外区透光性最佳——这源于高成核密度下5纳米范围内晶核的快速重叠。此外，经后热退火处理的锑掺杂Cu2O样品在不使用金属催化剂条件下展现出约0.65 mA/cm2（相对于可逆氢电极RHE）的光电流增强效应。

    关键词： 优选取向，退火后处理，锑掺杂，光电化学电池，氧化亚铜

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 配备光催化Cu?O涂层阴极的底栖微生物燃料电池

    摘要： 本研究开发了一种光催化底泥微生物燃料电池并测试了其性能。通过电沉积法在碳毡上制备Cu2O光催化剂形成光阴极；当沉积时间控制在15分钟时，制得具有最佳Cu2O致密性和平均粒径0.97微米的光阴极，随后覆盖非晶碳薄层。光电化学测试证实该光阴极具有显著的可见光响应特性。结果表明碳薄层涂层既能防止Cu2O自还原，又可提升Cu2O晶粒的光电化学性能。该光催化底泥微生物燃料电池（BMFC）在光照和黑暗条件下分别产生249.0 mW·m?2和186.7 mW·m?2的最大功率密度，较平行使用的普通碳毡阴极BMFC分别提高17.8倍和13.3倍，充分展现了所制光阴极的催化与光催化效应。极化曲线和EIS测试证明使用光阴极可降低内阻。该光阴极能提升阴极侧氧还原速率，从而减小内阻并增强BMFC整体性能。

    关键词： 底栖微生物燃料电池、光阴极、纳米结构催化剂、可见光、氧化亚铜

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • ZnS修饰的Cu?O多面体因界面能带排列可调而产生的晶面依赖性光催化行为

    摘要： 在Cu2O立方体、八面体和菱形十二面体上生长ZnS颗粒，以研究其晶面依赖的光催化行为。ZnS生长后，Cu2O立方体保持光催化惰性。ZnS修饰的Cu2O八面体因光激发下电荷载流子分离改善而表现出增强的光催化活性。令人惊讶的是，Cu2O菱形十二面体在ZnS沉积后光催化活性大幅抑制。电子顺磁共振（EPR）谱与这些实验观察结果一致。时间分辨光致发光（TRPL）曲线提供了电荷转移的见解。光催化活性的降低归因于Cu2O (110)/ZnS (200)平面界面内显著能带弯曲导致的不利能带排列。提出了修正的Cu2O-ZnS能带图。密度泛函理论（DFT）计算生成的Cu2O和ZnS特定平面的能带能量图与实验结果吻合良好，显示Cu2O (110)/ZnS (200)平面界面不会发生电荷转移。该实例进一步说明，半导体异质结的实际光催化结果不可假定，因为界面电荷转移强烈依赖于晶面。

    关键词： 界面电荷转移、硫化锌、氧化亚铜、晶面依赖特性、异质结、能带排列

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 通过原位生长Cu2O/Ag纳米颗粒实现葡萄糖的定量检测

    摘要： 血液中葡萄糖水平的监测对于糖尿病的有效控制至关重要。基于纳米材料的葡萄糖定量方法通常需要两个步骤：材料制备和实际葡萄糖测量。本文报道了一种通过原位生长Cu2O/Ag纳米颗粒（NPs）将这两个功能合二为一的单步法。其机理是利用葡萄糖本身在碱性条件下还原被3-巯基丙酸（3-MPA）和牛血清白蛋白（BSA）稳定的Cu2+和Ag+离子，形成Cu2O/Ag NPs，并因400 nm处的等离子体共振导致溶液颜色变化，该变化与葡萄糖浓度相关。我们研究了该反应中的多个因素，包括金属离子与3-MPA的摩尔比、反应时间和温度，以控制Cu2O/Ag NPs的合成，从而调节其对葡萄糖的敏感性。向体系中引入BSA是在无需预处理的情况下实现血液葡萄糖定量的关键因素，提高了探针的检测限并将样本量降至1 μL。这种基于Cu2O/Ag NPs的比色检测法对葡萄糖表现出优异的灵敏度和特异性，在15至300 μM的葡萄糖浓度范围内呈现线性关系，检测限为9.2 μM。作为概念验证，我们证明Cu2O/Ag NP探针能成功检测两份代表性血样中的葡萄糖，且不受多种常见物质的干扰，展示了该技术在即时检测中的潜力。

    关键词： 表面等离子体共振、3-巯基丙酸、牛血清白蛋白、银纳米粒子、葡萄糖定量检测、氧化亚铜

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 通过耦合TiO2纳米颗粒显著增强Cu2O微立方体的光催化产氢性能

    摘要： 光催化性能的提升可归因于p-n异质结的形成。此外，Cu2O与TiO2的界面效应使可见光区域吸收范围更广，并降低了光生电子-空穴对的复合率。研究表明，Cu2O/TiO2 p-n异质结复合材料为设计高效太阳能光催化剂提供了新途径。经过三次循环后产率仍保持在92.6%左右。其中Cu2O/TiO2（60 wt.%，标记为CT-60）在产氢方面表现出最高的增强光催化活性，析氢量达3002.5 μmol/g，分别是立方体Cu2O和TiO2纳米颗粒的103倍和8.5倍。通过控制TiO2用量可有效调节该复合材料的光催化性能?；诹⒎教錍u2O和TiO2纳米颗粒，在二辛基磺基琥珀酸钠（AOT）表面活性剂存在下，采用简便、可控的一锅水热法制备了Cu2O/TiO2 p-n异质结复合材料。平均边长约10.1 nm的TiO2纳米颗粒均匀分布在Cu2O立方体{100}晶面上。

    关键词： 优异的稳定性、高氢气产率、氧化亚铜/二氧化钛、光催化

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 利用可见光响应型晶体氧化亚铜/还原氧化石墨烯实现二氧化碳的可持续回收

    摘要： 本研究采用简单溶液化学法制备了掺杂还原氧化石墨烯的晶体氧化亚铜（记为Cu2O-rGO-x，其中x代表rGO含量分别为1%、5%和10%）。这些Cu2O-rGO-x复合材料结合了菱形十二面体Cu2O与rGO纳米片的优势，被研究作为可见光敏感催化剂用于CO2光催化制甲醇。在Cu2O-rGO-x光催化剂中，可见光照射第20小时时，Cu2O-rGO-5%的光催化甲醇产率可达355.26 μmol g?1cat，约为原始Cu2O纳米晶体的36倍。活性提升可能归因于可见光吸收能力增强、电子-空穴对分离优异、Cu2O纳米晶体分散良好及光稳定性提高，这分别通过紫外-可见漫反射光谱、光致发光、扫描/透射电子显微镜和X射线光电子能谱得到证实。该工作展示了一种简便且经济高效的路线，用于制备人工光合作用中高效CO2回收的非贵金属光催化剂。

    关键词： 氧化亚铜、太阳能、可见光驱动、石墨烯、二氧化碳转化

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • Cu?O/CuO纳米晶的合成及其在H?S传感中的应用

    摘要： 半导体金属氧化物纳米晶体是一类因其优异性能和高稳定性而具有广泛应用的重要材料。本研究采用热皂法开发了一种简易合成氧化铜（如Cu2O和CuO）纳米晶体的方法，并将其应用于H2S传感。通过将铜前驱体在油胺中与二醇共存、160°C氩气氛围下加热，成功制备出单分散的Cu2O纳米晶体——X射线衍射（XRD）、动态光散射（DLS）和透射电镜（TEM）结果表明其晶粒尺寸约5纳米、胶体尺寸约12纳米。XRD和紫外-可见光谱证实，该纳米晶体在室温空气氧化下可直接转化为CuO纳米晶体。旋涂法制备的Cu2O纳米晶体薄膜传感器在50-150°C能响应低浓度（1-8 ppm）H2S，但因H2S环境中生成金属硫化亚铜导致稳定性差。研究发现钯负载可提升传感器响应稳定性：负载钯的Cu2O纳米晶体传感器在200°C对H2S呈现可重复响应?；谄宕谢品治觯俑涸啬艽俳窖跤際2S反应并抑制不可逆的硫化亚铜生成。

    关键词： 氧化铜、硫化氢、气体传感器、氧化亚铜、纳米晶体

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 具有可调疏水性、优异热稳定性和CO?还原光催化活性的仿生聚酰亚胺负载氧化亚铜光催化薄膜

    摘要： 首次合成了具有分级表面结构的柔性热稳定聚酰亚胺（PI）薄膜作为基底，用于负载可见光活性氧化亚铜以实现二氧化碳的光催化还原。通过纳米压印技术，成功将箭叶芋叶片表面的微观结构复制到PI薄膜上。经过离子交换过程和充分热处理后，氧化亚铜纳米颗粒被成功固定在仿生PI"叶片"上，在可见光照射下表现出将二氧化碳光还原为一氧化碳的能力。通过选择仿生结构和调整制备参数，可调控光催化薄膜的疏水性和光学吸收边。疏水性提升有助于提高一氧化碳产率。表面分级结构与基体中氧化亚铜的引入显著增强了PI薄膜的热稳定性。这种柔性光催化薄膜是工业烟气处理等需要高机械与热稳定性的应用的理想材料。

    关键词： 热稳定性、二氧化碳还原、疏水性、聚酰亚胺、光催化、仿生、氧化亚铜

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 石墨烯在Cu(111)表面优先成核于CuO缺陷而非Cu2O：密度泛函理论计算与实验的结合

    摘要： 众所周知，降低成核密度是提升石墨烯生长质量的有效途径。本研究采用密度泛函理论（DFT）结合弹性能带法（NEB），探究了Cu(111)基底上CuO缺陷周围石墨烯的成核与生长机制，并分析了初始成核阶段的缺陷形成机理。通过计算碳原子吸附能及碳-碳二聚体形成的反应能垒表明：人工引入CuO缺陷可促进石墨烯在Cu(111)表面的初始成核，从而抑制洁净Cu(111)基底上的成核过程。该结论已通过化学气相沉积（CVD）法制备石墨烯的实验得到验证。进一步研究发现，在CuO"晶种"周围生长的石墨烯能保持结构完整性且不会显著产生缺陷碳环。本研究为通过人工引入CuO晶种可控制备大尺寸高质量石墨烯提供了理论基础与指导依据。

    关键词： 氧化铜、氧化亚铜、石墨烯、密度泛函理论、成核

    更新于2025-09-23 15:21:21