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在局部还原气氛中向赤铁矿引入氧空位以实现太阳能水氧化
摘要： 通过锡掺杂和氧空位引入来改善α-Fe2O3光阳极导电性差和空穴扩散长度不足的问题已成为通用策略。传统锡掺杂是通过高温下锡元素从FTO（氟掺杂氧化锡）基底纵向迁移至α-Fe2O3实现的。为在引入锡的同时向赤铁矿中掺入氧空位以进一步提升其导电性，我们在锡掺杂过程中通过石墨部分氧化构建了局部还原气氛。经石墨上770°C退火20分钟制得的Fe2O3光阳极（G-Fe2O3），其施主密度达到SiO2粉末上退火样品（S-Fe2O3）的约1.7倍，表明氧空位引入后赤铁矿导电性得到改善。此外，氧空位能显著降低锡掺杂赤铁矿的电荷转移电阻，使G-Fe2O3光电流密度较S-Fe2O3提升约70%。但当赤铁矿中锡掺杂量增加时，氧空位对光电流密度的提升效果逐渐减弱。本文报道的氧空位构建策略可推广至其他光阳极体系，以深入理解氧空位对PEC性能的影响。
关键词： 氧空位、锡掺杂、太阳能水氧化、赤铁矿
更新于2025-09-23 15:23:52
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无铅混合无机钙钛矿RbGe1-xSnxI3光电性质的理论研究
摘要： 近期无铅卤化钙钛矿因其高光电转换效率而成为备受关注的光伏材料。然而这类钙钛矿存在有效质量大、带隙宽及光伏性能受限等问题。众所周知，通过改变无机钙钛矿中金属离子浓度和位置是克服上述缺陷的有效手段。本研究采用密度泛函理论(DFT)计算了不同金属原子配比的RbGe1-xSnxI3的几何结构、电子和光学性质，并以混合金属化合物RbGe0.50Sn0.50I3为例系统研究了锡(Sn)原子掺杂位置对电子结构的影响。结果表明：通过调整组分比例，RbGe1-xSnxI3呈现具有可调直接带隙的半导体特性。相较于RbGe0.50Sn0.50I3中其他两种掺杂构型，锡原子位于赤道平面的构型具有更优的电子迁移率和光学吸收性能。本工作证实调控金属浓度与位置可优化混合金属钙钛矿的光电性能与光伏特性。
关键词： RbGe1-xSnxI3，光伏特性，锡掺杂，掺杂位置
更新于2025-09-23 15:19:57
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N掺杂SnO<sub>x</sub>@Sn负载碳基体的布丁状电催化剂构建太阳能燃料效率达11.3%的光伏CO<sub>2</sub>还原系统
摘要： 通过将锡草酸盐前驱体在炭黑与氮化碳聚合物上煅烧，合成出一种类似葡萄干布丁结构的锡基电催化剂。该材料具有氮掺杂SnOx原生层（氮掺杂SnOx@Sn）包覆金属锡球的结构，并嵌入碳基质中。CN-Sn催化剂展现出优异的电化学活性——表面SnOx层间隙位引入的氮原子进一步增强了电子传输能力；同时因其较低电负性为氧创造了富电子环境，这成为电催化还原CO2选择性生成CO的根本原因。在-0.7V（vs.RHE）电位下，最优催化剂的最大CO法拉第效率达57.5%，对应CO分电流密度高达6.09mA·cm?2。将该催化剂应用于光伏-电催化CO2还原/析氧反应装置，可在11.3%的高太阳能-燃料转化效率下稳定运行6小时实现CO2向化学品的转化。本研究探索了通过表面电子结构理性调控获得高性能电催化剂的策略，为利用不同元素电负性差异调控电催化CO2还原的选择性提供了新思路。
关键词： 锡掺杂、电催化、太阳能转换、二氧化碳还原
更新于2025-09-23 15:19:57
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钙钛矿型SrIr<sub>1?x</sub>Sn<sub>x</sub>O<sub>3</sub>中的电荷动力学与金属-绝缘体转变
摘要： 我们通过光学光谱研究了钙钛矿型SrIr1?xSnxO3在金属-绝缘体转变过程中电荷动力学的演变。随着锡掺杂替代，SrIrO3的狄拉克半金属转变为具有0.1电子伏特能隙的反铁磁绝缘体，同时伴随能量尺度为1电子伏特的电子结构重构。随着x值增加，Jeff=1/2轨道间光学激发的光谱强度显著降低，而Jeff=3/2与1/2轨道间的激发强度仅呈现中等程度的x依赖性。我们认为掺杂的锡元素显著重整化了Jeff=1/2轨道的有效带宽，而对Jeff=3/2轨道的改变较为轻微。
关键词： 电荷动力学、光谱学、电子结构、Jeff=3/2轨道、钙钛矿、金属-绝缘体转变、狄拉克半金属、Jeff=1/2轨道、SrIr1?xSnxO3、反铁磁绝缘体、锡掺杂
更新于2025-09-10 09:29:36