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通过静电组装简易构建富缺陷二硫化铼/石墨相氮化碳异质结以实现快速电荷分离与光活性增强
摘要： 石墨相氮化碳（CN）是目前研究最广泛的可见光光催化剂之一，但由于光生电荷快速复合导致其光活性较低，仍无法实际应用。本研究首次通过静电组装方法，将二维半导体ReS?与CN构建异质结以加速电荷分离。富含缺陷的ReS?与CN之间的静电作用和配位相互作用使其紧密接触形成异质结。由于富含缺陷的ReS?具有强光吸收能力，ReS?/CN异质结不仅比CN产生反应活性氧物种的速度更快，还能增强可见光及近红外光吸收，从而表现出更优异的污染物降解光催化性能。该异质结中反应活性氧物种生成速率的提升源于电荷分离加速——特别是界面电场和价带顶能级差的协同作用促进了空穴从CN向ReS?的快速转移。本研究为提升光活性提供了新型CN基异质结，并阐明了静电吸引在构建异质结中的重要意义。
关键词： 静电相互作用、光催化、二硫化铼、石墨相氮化碳、电荷分离
更新于2025-11-21 11:03:13
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氢氧化铟纳米片/钼酸铋分级微球异质结的简易合成及其光催化性能增强
摘要： 已构建多种Bi2MoO6（BM）基异质结以提升光催化性能，但氢氧化物/BM异质结鲜有报道。为阐明氢氧化物在异质结中对电荷分离及光活性增强的作用，首次通过室温化学沉淀法，在BM分级微球表面原位生长In(OH)3纳米片，简易制备了In(OH)3/BM异质结。该异质结的构建得益于BM与In(OH)3界面处形成的In-O-Bi/Mo键。光致发光光谱、时间分辨荧光光谱及光电化学测试表明：相较于纯BM，In(OH)3/BM异质结显著加速了光生载流子的分离，从而提高了活性氧物种的生成速率，增强了对罗丹明B、水杨酸和间苯二酚的光催化降解效率。该异质结具有高化学稳定性和良好的可重复使用性。本研究不仅提供了一种新型BM基异质结，更重要的是深入揭示了氢氧化物在异质结中的作用机制，可为其他含氢氧化物异质结的制备提供指导。
关键词： Bi2MoO6、In(OH)3、异质结、光催化、电荷分离
更新于2025-11-14 15:24:45
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在无富勒烯有机光伏器件中实现低电压损耗与高光电流
摘要： 尽管近期取得了显著进展，提高有机光伏器件（OPVs）的功率转换效率仍是亟待攻克的挑战。实现这一目标的前提条件之一，是在保证高效电荷分离的同时实现低电压损失。本研究报道了一种简便的合成策略：通过将缺电子核基团融合结构引入非富勒烯受体，实现对光电性质的精准调控。两种器件均展现出0.57V的低电压损失和22.0 mA cm?2的高短路电流密度，从而获得超过13.4%的高功率转换效率。这些具有近红外吸收特性的非常规缺电子核基非富勒烯受体，使所得有机光伏器件的非辐射复合损失降至最低，最终认证功率转换效率达到12.6%。
关键词： 非富勒烯受体、功率转换效率、电压损失、电荷分离、有机光伏技术
更新于2025-11-14 15:18:02
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水杨酸修饰的聚合氮化碳通过电荷转移实现磺胺二甲嘧啶和四环素的高效可见光驱动降解
摘要： 光催化作为去除废水中有机污染物的有前景技术已被广泛研究。本研究为此设计了一种改性氮化碳材料，通过简便的尿素与水杨酸（SA）共聚法合成了扭曲结构氮化碳。水杨酸的引入使材料结构从平面构型转变为扭曲卷曲构型。与原始氮化碳相比，CN-SA展现出更宽的光吸收范围，这归因于七嗪单元中具有孤对电子的氮原子发生n→π*跃迁。CN-SA光电极表现出更高的光电流和更低的电荷电阻，表明其光生载流子分离效率更高。结果显示，最优CN-SA对四环素（TC）的降解效率较原始氮化碳提升2倍。此外，CN-SA光催化剂对磺胺二甲嘧啶（SMZ）的降解速率达0.0823 min?1，是原始氮化碳（0.0293 min?1）的三倍。经过四次循环后，CN-SA仍保持良好稳定性且无结构变化或光催化性能损失。自由基捕获实验和电子自旋共振分析表明，?O2?和h+是降解有机污染物的主要活性物种。该策略为设计具有可调带隙结构的有机半导体材料提供了新途径，适用于多种应用场景。
关键词： 水杨酸，光催化降解，氮化碳，电荷分离，抗生素
更新于2025-11-14 14:48:53
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三合一氧空位：全可见光谱吸收、高效电荷分离与表面位点活化助力稳健二氧化碳光还原
摘要： 利用高效催化剂实现太阳能驱动的惰性CO?转化为有用燃料面临重大挑战，这源于光催化剂存在光吸收能力差、电荷分离迟缓及表面活性位点效率低下等问题。本研究报道了一种简便可控的原位还原策略，在钙钛矿相Sr?Bi?Nb?TiO??纳米片上构建表面氧空位（OVs）。我们首次采用助熔剂辅助的软化学法制备了Sr?Bi?Nb?TiO??纳米片，其表面引入的氧空位不仅拓宽了光响应范围，还显著促进了光生载流子的分离。此外，催化剂表面对CO?分子的吸附与活化能力大幅提升。在无需任何助催化剂或牺牲剂的固气反应体系中，富氧空位的Sr?Bi?Nb?TiO??纳米片展现出卓越的CO?光还原性能——CO生成速率达17.11 μmol g?1 h?1，约为块体材料的58倍，超过大多数已报道的先进光催化剂。本研究为提升光催化剂在太阳能转化和可再生能源生产方面的综合性能提供了"三合一"集成解决方案。
关键词： Sr2Bi2Nb2TiO12纳米片，电荷分离，光催化CO2还原，氧空位
更新于2025-09-23 15:23:52
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Fe2O3@BOC异质结的界面工程实现可见光下高效解毒有毒金属与染料
摘要： 近期小带隙半导体耦合碳酸铋（BOC）异质结的发展因其优异的太阳光捕获能力和增强的载流子收集效率，在光催化应用中展现出优势。本研究通过简单的两步法制备了氧化铁（III）修饰的碳酸铋（Fe2O3@BOC）异质结。该异质结在可见光照射下对致癌致突变性Cr(VI)还原为无毒Cr(III)及有毒染料[亚甲基蓝(MB)]降解均表现出卓越的光催化活性。进一步研究发现，Fe2O3纳米颗粒的负载影响了Fe2O3@BOC异质结界面的高效载流子收集。Fe2O3@BOC1异质结在室温下前所未有的光催化活性可归因于光吸收能力的增强及异质结界面电子-空穴对复合的抑制。此外，随着BOC表面Fe2O3纳米颗粒负载量增加导致异质结效能降低，进一步证实了界面在调控光催化活性中的作用。我们详细研究了光生电子和活性氧物种在Cr(VI)还原与MB降解过程中的作用机制。循环实验表明该光催化剂性能无衰减且可重复使用。最终开发的低成本原型反应器实现了连续流操作下Cr(VI)还原与MB降解，该反应器对水中有毒污染物的高效清除能力使Fe2O3@BOC1异质结成为极具前景的净水光催化剂。
关键词： 光催化活性、电荷分离、异质结、有毒污染物、可见光
更新于2025-09-23 15:23:52
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负载于固体溶液Bi0.5Y0.5VO4上的Au助催化剂用于增强光催化CO2还原活性
摘要： 通过光沉积法将助催化剂Au负载于固体溶液Bi0.5Y0.5VO4表面用于光催化还原CO2。负载在Bi0.5Y0.5VO4表面的Au颗粒显著提升了CO2还原产CO的光催化活性。在1.0 wt% Au/Bi0.5Y0.5VO4上获得了最高的CO产率，达到未负载Bi0.5Y0.5VO4的3.5倍。光催化性能的提升归因于Au/Bi0.5Y0.5VO4产CO的过电位低于未负载样品，以及肖特基势垒的形成促进了光生电子-空穴对的分离。
关键词： 半导体、金助催化剂、纳米复合材料、二氧化碳还原、电荷分离
更新于2025-09-23 15:23:52
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构建自修复内电场以实现可持续增强的光催化作用
摘要： 内部电场的构建通常被认为是提升光催化性能的有效策略，因其对电荷分离具有重要作用。然而静态内电场易受内外屏蔽效应影响而趋于饱和，从而使其对光催化的促进作用迅速消失。本研究基于仿生简谐振动原理，成功为设计的螺旋结构复合微纤维聚偏氟乙烯/氮化碳（PVDF/g-C3N4）赋予自修复内电场特性。通过瞬态光电压和光致发光技术重点表征了内电场的饱和与恢复过程，结果表明该内电场约10分钟即达到饱和状态，并在重建压电势作用下实现刷新。实验显示光生载流子寿命约为10??秒，而自修复内电场显著增加了有效载流子数量。这些发现为自修复内电场在电荷转移行为中的作用提供了直接实验证据。本工作开创了光催化剂设计新策略，有望为解决能源短缺与环境问题开辟新途径。
关键词： 电荷分离、光催化、微流控技术、仿生学、自修复
更新于2025-09-23 15:23:52
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具有高效电荷分离和可见光下光催化产氢性能的超薄二维II型p-n异质结La2Ti2O7/In2S3
摘要： 本工作制备了新型二维II型p-n异质结La2Ti2O7/In2S3。该异质结的光催化活性显著优于单组分材料及其物理混合物，在可见光照射（λ ≥ 400 nm）下实现了18倍的产氢量提升。其优异性能源于异质结中La2Ti2O7与In2S3的紧密面接触，确保了电荷的高效转移。光电化学分析表明，异质结界面处发生高效电荷分离，不仅延长了电荷寿命，还大幅增强了光催化活性。这种通过构建超薄II型p-n异质结的简单策略，在光电转换、传感器等需要高效电荷分离的其他领域也具有广阔应用前景。
关键词： 电荷分离、水分解、II型异质结、二维材料、光催化剂
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过空位工程促进电荷分离以增强BiOCl的可见光驱动光氧化作用
摘要： 电子-空穴对的分离对半导体光催化过程具有重要影响。本研究通过重构疏水性小尺寸BiOCl纳米片，制备了含氧空位(BiOCl-OVs)的BiOCl纳米片。瞬态光响应和电子自旋共振(ESR)结果表明，氧空位可通过捕获光生电子促进载流子分离。光电流响应及活性氧物种?O2-和?OH的ESR测试证实，由于电荷分离效率提升和宽光谱吸收，产生了更多光生载流子。因此，BiOCl-OVs表现出增强的NO去除光催化性能。本研究阐明了构建空位对提升光催化性能的重要性。
关键词： 氧空位、电荷分离、BiOCl、NO去除、光催化
更新于2025-09-23 15:23:52