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oe1(光电查) - 科学论文

136 条数据
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  • 利用色心控制TiO2纳米片上稳定亚纳米过渡金属团簇的形成以实现高效产氢

    摘要： 过渡金属元素（铁、钴、镍）作为析氢反应助催化剂可有效替代贵金属。虽然提高原子利用率极具价值，但制备并保持亚纳米级过渡金属催化剂仍具挑战性。本研究采用光沉积法，在二维超薄TiO2(B)纳米片上可控生长出亚纳米级Fe、Co和Ni团簇作为析氢助催化剂。与最佳铂负载量相比，TiO2(B)纳米片上的超小铁/钴/镍助催化剂展现出显著增强的光活性。研究发现氧桥空位作为色心位于TiO2(B)(001)表面O1-Ti1位点邻近区域，其光致变色与光致漂白过程对金属团簇的成核与生长具有显著影响。亚纳米级过渡金属团簇的高密度均匀分散有利于光照下的光还原过程及高效载流子分离，从而大幅提升了光催化活性。

    关键词： TiO2(B)、过渡金属负载、光催化、水分解、亚纳米

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 碳氮化物中空诊疗纳米调节器实现激光激活水分解以增强超声/荧光成像及协同光疗

    摘要： "智能"纳米诊疗剂在根除肿瘤方面疗效有限，这促使我们开发兼具诊断与治疗功能的高性能纳米制剂。为此，本研究通过在核壳结构氮掺杂石墨烯量子点（N-GQD）@中空介孔二氧化硅纳米球（HMSN）表面包覆介孔氮化碳（C3N4）层，并修饰P-PEG-RGD聚合物构建智能纳米调节器（命名为R-NCNP），实现主动靶向递送。光照条件下，C3N4壳层能显著催化水分子分解，持续提升肿瘤组织氧含量以缓解缺氧。产生的氧气气泡作为超声成像声阻抗失配源，增强回波信号，使其成为激光激活型超声成像剂。同时封装的光敏剂与C3N4层光敏剂协同作用产生大量活性氧，形成三重光敏剂杂化纳米系统增强光动力治疗（PDT）。值得注意的是，N-GQD赋予R-NCNP光热效应，使其具备优异光热治疗（PTT）性能和红外热成像（IRT）功能。进一步分析表明，聚合物修饰的R-NCNP能主动靶向肿瘤组织，通过超声/红外热成像/荧光三模态成像实时监测肿瘤消融过程，实现PTT/PDT协同治疗。体外与体内实验验证了该纳米调节器中三模式PDT与高效PTT的协同作用具有卓越抗癌效果，为个性化癌症治疗提供了新可能。

    关键词： 氧含量提升、超声成像、水分解、癌症治疗、纳米调节器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 石墨烯-硫化镉杂化纳米复合薄膜在铜铟镓硒太阳能电池及氢气制备中的应用性能

    摘要： 采用化学溶液法制备了石墨烯-硫化镉（Gr-CdS）纳米复合材料，并通过多种分析技术对其材料特性进行了表征。合成的纯CdS纳米颗粒（NPs）和Gr-CdS纳米复合材料经证实具有化学计量原子比（Cd/S=1:1）。X射线光电子能谱分析显示，与纯CdS纳米颗粒相比，Gr-CdS纳米复合材料的Cd 3d和S 2p峰出现在更低的结合能位置。拉曼光谱和X射线衍射的结构分析也证实了Gr-CdS纳米复合材料的形成。透射电子显微镜确认CdS纳米颗粒均匀分布在石墨烯片层上。Gr-CdS纳米复合材料与纯CdS纳米颗粒薄膜的吸收光谱均在550 nm处显示出与CdS带隙能量（~2.42 eV）相关的吸收边。采用Gr-CdS纳米复合材料缓冲层的Cu(In,Ga)Se2薄膜光伏器件比使用纯CdS纳米颗粒薄膜缓冲层的器件具有更高的光电转换效率。此外，Gr-CdS纳米复合材料的水分解效率几乎是纯CdS纳米颗粒的三倍。

    关键词： 硫化镉，Gr–CdS，铜铟镓硒，缓冲层，水分解

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 用于光电化学水分解的核壳结构Fe2O3@镍纳米锥光阳极中增强的光吸收与载流子管理

    摘要： 太阳能驱动的光电化学（PEC）水分解是一种清洁可持续的绿色燃料——氢气的制备方法。赤铁矿（Fe2O3）因其储量丰富、化学稳定性及合适的带隙被视为潜在光阳极材料，但其较短的载流子扩散长度限制了薄膜厚度与后续光吸收能力。为此，我们设计并构建了独特光阳极：在定制的三维（3D）镍纳米锥阵列上沉积超薄Fe2O3薄膜。该设计中，三维纳米结构不仅为PEC反应提供了更大的表面积，还增强了超薄Fe2O3薄膜的光吸收能力；而超薄薄膜则促进了载流子分离并有效转移至电解液。相比平面Fe2O3光电极，这种三维电极在整个太阳光谱可见光区域展现出显著提升的光吸收能力及更高的光电流密度。反应动力学详细研究表明：经过6次沉积循环后，在三维纳米锥阵列上获得的最佳Fe2O3薄膜厚度实现了最大载流子分离效率（82%）和转移效率（88%），这主要归因于载流子寿命延长克服了复合损失。

    关键词： 光阳极、纳米锥、水分解、超薄、光电化学

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 用于超低电池电压1.47 V水分解的CuCo?S?@Ni(OH)?杂化纳米棒阵列的可控合成

    摘要： 开发环保且高活性的水分解催化剂对清洁能源的转化与利用具有重要意义。我们首次通过可控水热法和电沉积法设计出具有丰富氧空位的非均相CuCo2S4@Ni(OH)2纳米棒阵列。这种特殊层级结构的协同效应与开放结构，配合丰富的氧空位，提供了更多表面活性中心，能有效促进电子转移速率并降低中间物种的活化能。在碱性条件下，CuCo2S4@Ni(OH)2-20分钟纳米棒阵列作为质子还原电催化剂表现出优异且稳定的性能，在10 mA cm?2电流密度下仅需117 mV的超低过电位。该CuCo2S4@Ni(OH)2-20分钟异质结构电极在水氧化反应中也展现出卓越稳定性，仅需250 mV过电位即可达到100 mA cm?2电流密度?；诖?，我们设计了以CuCo2S4@Ni(OH)2-20分钟纳米棒阵列为双功能催化剂构建的碱性电解槽，在1.47 V槽电压下即可实现10 mA cm?2的全解水性能，这为高效全解水器件提供了同种材料组合的创新方案。据我们所知，该1.47 V槽电压是目前已报道电催化全解水支撑催化剂中的最低值之一。

    关键词： 稳定性，泡沫镍，水分解，电催化，CuCo2S4@Ni(OH)2

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 等离子体银纳米粒子与多面金红石型TiO?光阳极高能位点的相互作用

    摘要： 通过关联高级电子显微镜与电化学阻抗谱(EIS)，研究了银纳米粒子与各种金红石TiO2晶面之间的等离子体相互作用，以助设计优化多晶薄膜的制备路线。利用电子背散射衍射(EBSD)探测器测定，在TiO2水热生长过程中使用HF作为导向剂会促进高角度晶界的形成。银光沉积优先发生于这些晶界处，这与(100)取向金红石TiO2纳米棒上存在高能位点的情况相符。进一步的EIS研究表明，由沉积在这些晶界上的银纳米粒子组成的样品，在太阳光谱可见光范围内的光电化学活性有所提升。

    关键词： 水分解、光电化学、等离子体增强效应、电子显微镜技术、晶界

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 退火多晶TiO?作为n-Si/TiO?/Ni光阳极的中间层用于高效光电化学水分解

    摘要： 高光电压的产生对于高效太阳能驱动水分解至关重要。本研究报道了一种能显著提升n-Si/TiO2/Ni光阳极光电压的热处理工艺。通过选择性退火TiO2中间层，该光阳极产生了高达570 mV的光电压——与采用其他类似金属-绝缘体-半导体结构及丰产金属催化剂的体系相比具有很强竞争力。我们系统研究了不同退火条件和结层厚度的影响，发现最佳退火温度介于500至600°C之间。在此温区内，沉积的非晶态Ti会转变为多晶锐钛矿相TiO2。最优退火时间与TiO2厚度呈线性正相关，与退火温度呈反比关系。这种显著的光电压提升归因于退火处理的TiO2中间层减少了缺陷态并提高了结区势垒高度。本研究表明热退火为调控TiO2中间层材料特性以实现光电压优化提供了有效途径。

    关键词： 光电压、光阳极、水分解、热退火、光电化学、结间层

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 用于等离子体太阳能水分解的rGO嵌入式Ag-TiO2纳米环/纳米管阵列的电化学制备

    摘要： 有效利用金属纳米颗粒表面等离子体共振衰变产生的热电子有助于提高太阳能水分解效率。本研究通过两步电化学阳极氧化、电沉积和光还原法，简便制备了银纳米颗粒与还原氧化石墨烯（rGO）共修饰的分级TiO?纳米环/纳米管阵列（TiO? R/T）。通过对比研究阐明了rGO和Ag对TiO?形貌、光响应、电荷转移及光电性能的影响：扫描电镜图像证实，除TiO? R-rGO/T外，附着于TiO? R/T和TiO? R/T-rGO的银纳米颗粒直径均约20 nm；紫外-可见漫反射与散射光谱显示，Ag-TiO? R/T-rGO三元复合材料的性能增强源于等离子体银纳米颗粒的可见光吸收及rGO对光散射的削弱作用；强度调制光电流谱与光致发光光谱证明rGO能促进热电子从银纳米颗粒向Ti基底的转移，减少光生电子-空穴复合。最终Ag-TiO? R/T-rGO光阳极在AM 1.5光照下展现出0.98 mA cm?2的光电流密度、0.90 V的光电压，以及1.5小时内稳定的413 μL h?1 cm?2产氢速率（较原始TiO? R/T提升1.30倍）。本研究为光催化领域中rGO与等离子体金属纳米颗粒的协同应用提供了可靠途径，其中rGO兼具宽光谱吸收与高效光生电子转移特性。

    关键词： 二氧化钛纳米环/纳米管分级结构、光谱响应、等离子体银纳米颗粒、还原氧化石墨烯、水分解

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 通过激光烧蚀超快制备氧化铜微/纳结构以促进析氧反应

    摘要： 尽管在高效析氧反应（OER）电催化剂制备方面已付出巨大努力，但以简单、快速、绿色且环保的方式大规模制备性能优异且稳定的OER电催化剂仍是一项挑战。本文报道了一种通过飞秒激光烧蚀的简易方法——通过精细调控激光参数在铜泡沫上制备氧化铜微/纳结构。该方法具有超快、非接触、高效、易控、可持续及环境友好等特性。所制催化剂在1 M KOH电解液中展现出卓越的OER活性和优异的耐久性。

    关键词： 水分解、激光烧蚀、金属氧化物、析氧反应

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 通过脉冲激光烧蚀法合成多孔氧化锌纳米片与碳纳米管杂化材料作为高效光催化剂

    摘要： 氧化锌（ZnO）具有优异的光催化性能。然而，该材料上光激发载流子的高复合率常限制其应用。本研究报道了一维碳纳米管（CNT）与二维多孔氧化锌纳米片（NS）的杂化策略可有效解决ZnO的部分难题。具体采用脉冲激光烧蚀技术在环保且超经济（耗时短于10分钟）条件下实现了一维CNT与二维多孔ZnO NS的复合。相较于纯ZnO NS，所制备的ZnO NS-CNT杂化材料展现出显著增强的水分解光催化活性。

    关键词： 脉冲激光烧蚀、水分解、碳纳米管、光催化剂、氧化锌、纳米复合材料

    更新于2025-09-16 10:30:52