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oe1(光电查) - 科学论文

28 条数据
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  • 具有p-n异质结的分层Cu2S量子点@ZnO纳米针中电荷转移特性的工程化：迈向高效且可回收的光催化剂

    摘要： 通过调控连续离子层吸附与反应（SILAR）工艺，成功构建了一种基于分层结构纳米火柴棒状异质结（NMSHs）的新型光催化剂——Cu?S量子点（QDs）@ZnO纳米针（NNs）交错能隙p-n异质结体系。在紫外和可见光照射下，通过罗丹明B（RhB）水溶液的光催化降解实验，评估了不同Cu?S QDs负载量的Cu?S@ZnO异质结光催化特性。结果表明：经能带结构调控优化的样品（进行六次SILAR循环的S3系列试样）在所有合成样品中展现出显著提升的光催化活性，这归因于适量Cu?S QDs的敏化作用。该结构不仅能与ZnO纳米针形成促进光生载流子分离的p-n结，还可与ZnO NNs表面缺陷相互作用以降低电子-空穴复合概率。此外，Cu?S QDs的存在还能拓展光吸收范围以提高太阳光利用率。值得注意的是，在紫外光条件下S3样品表现出显著增强的RhB降解效率，这一结论通过本文的电荷转移机制讨论与评估得到明确验证。进一步补充研究表明，所开发的纳米级Cu?S@ZnO异质结构在长期循环光催化实验中仍保持优异的光稳定性，有望广泛应用于高效且可持续循环利用的光催化剂领域。

    关键词： 光催化、量子点、ZnO@Cu2S层级结构、光稳定性、p-n异质结

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 雪花状Cu2S/Zn0.5Cd0.5S p-n异质结光催化剂用于增强可见光驱动的析氢光催化活性

    摘要： 构建p-n异质结可加速光生电荷的分离与转移，这被认为是制备具有优异产氢活性光催化剂的有效途径。本文成功合成了新型雪花状Cu2S/Zn0.5Cd0.5S异质结光催化剂。与纯相Cu2S和Zn0.5Cd0.5S相比，所制得的Cu2S/Zn0.5Cd0.5S展现出显著提升的产氢速率。当Cu2S含量为3 wt%时，该复合材料在Na2S-Na2SO3溶液中达到最优产氢速率4923.5 μmol g?1 h?1，在420 nm波长下的表观量子效率为30.2%。实验结果表明，产氢性能的提升归因于Cu2S与Zn0.5Cd0.5S之间形成的p-n异质结，有效促进了光生载流子的分离与转移。此外，研究还提出了合理的反应机理。

    关键词： 光催化、产氢、雪花状、p-n异质结

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 原位阴离子交换策略构建花状BiOCl/BiOCOOH p-n异质结实现太阳光照射下高效光催化去除水中有毒污染物

    摘要： 单组分半导体光催化剂电荷分离效率低下严重制约了其实际应用。本研究报道了一种原位阴离子交换策略，可控构建太阳光驱动的p-n异质结光催化剂BiOCl/BiOCOOH。在该合成过程中，BiOCOOH微球不仅作为形成异质结构的载体，还作为Bi3?供体生成BiOCl。这种原位阴离子交换途径使BiOCl在BiOCOOH表面均匀分布并形成紧密界面接触。在模拟太阳光照射下，所制得的p-n异质结BiOCl/BiOCOOH催化剂对有毒污染物（MO染料和TC抗生素）展现出远超BiOCOOH和BiOCl的光催化活性。其中最优的S3样品具有最高光催化活性，其MO降解速率常数达0.0599 min?1，分别是BiOCOOH和BiOCl的2.9倍和9.7倍。电荷分离与转移的改善以及花状结构是性能提升的主要原因。自由基捕获实验表明空穴、?OH和?O??共同参与污染物降解。该工作为废水处理提供了一种新型太阳光驱动的BiOCl/BiOCOOH p-n异质结光催化剂。

    关键词： 阴离子交换、阳光、BiOCl/BiOCOOH、光催化、p-n异质结

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • BiFeO3-ZnO p-n异质结增强可见光光催化还原CO2活性

    摘要： 研究了不同摩尔比的铁酸铋-氧化锌复合材料对气相CO2转化的可见光光催化能力。通过水热法成功合成了催化剂，并采用XRD、EDS、FESEM、UV-vis和PL分析进行表征，同时利用FTIR技术鉴定了气态产物。FESEM显示ZnO和BiFeO3颗粒结晶良好。UV-vis和PL分析表明，随着BiFeO3含量增加，复合材料分别在可见光区域表现出更高的光学响应和更高效的电荷分离。与纯ZnO和BiFeO3在可见光照射下性能较差相比，所制备的光催化剂对CO2还原表现出增强的可见光光催化活性。在可见光下，摩尔比为1:1的催化剂实现了21%的最高CO2光催化转化率。BiFeO3-ZnO增强的可见光光催化活性归因于p-n异质结的协同效应以及BiFeO3钙钛矿结构对可见光的敏感性。

    关键词： 钙钛矿，P-N异质结，气相，光催化剂，二氧化碳还原

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 一种通过磁控反应溅射制备的具有前景的CuOx/WO3 p-n异质结薄膜光阴极

    摘要： 基于p-n异质结的CuOx/WO3薄膜被提出作为高性能且稳定的光阴极。该CuOx/WO3薄膜通过磁控反应溅射逐层沉积，随后在O2环境中进行慢速退火。这是一种在大面积上以高生长速率制备高质量均匀复合薄膜的优异方法。经过在O2中500°C慢速退火优化的CuOx/WO3薄膜光阴极，在-0.5V（相对于Ag/AgCl）偏压下显示出显著增强的光诱导电流密度-3.8mA cm-2，该数值是裸露CuOx薄膜的1.5倍。这种高度增强的光电化学性能归因于p-n异质结，它加速了光生电子和空穴分别向n-WO3和p-CuOx转移，从而促进了光生载流子的分离。此外，覆盖在CuOx薄膜表面的WO3层可以提高Cu2O在电解质中的稳定性。

    关键词： p-n异质结，氧化钨，光电化学，氧化铜，磁控反应溅射

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • CuS/Bi4Ti3O12 p-n异质结材料的燃烧合成、表征及其在可见光下高效降解2-甲基-4-氯苯氧乙酸除草剂中的光催化应用

    摘要： 本研究通过两步法合成了一系列CuS/Bi4Ti3O12 p-n异质结材料。首先采用尿素为燃料的简易燃烧法制备了Aurivillius相Bi4Ti3O12（BT），随后通过水热法沉积5-20 wt%的CuS对Bi4Ti3O12进行改性以制备异质结材料。合成方法与煅烧温度是影响Bi4Ti3O12材料形貌、粒径及相纯度的关键因素。在600℃煅烧温度下获得相纯的BT纳米片，其平面尺寸为150-200 nm，厚度介于50-70 nm之间。水热法制备的纯CuS包含直径1.2-1.6 μm的分级微球。该异质结构材料呈现由超薄CuS纳米片和BT纳米薄片构成的分级花状结构，HRTEM与微观结构研究揭示了两相间存在微观紧密相互作用。光学与电学测试表明，异质结形成显著提升了可见光吸收（400-800 nm）和载流子分离效率。在可见光照射下（3小时内降解率>95%），CuS/Bi4Ti3O12材料对2-甲基-4-氯苯氧乙酸（MCPA）除草剂的水相降解表现出优异光催化活性，其降解速率常数是纯BT材料的4.5倍。通过光谱法（以邻苯二甲酸和硝基蓝四氮唑为分子探针）确认·OH和O2·–自由基为活性物种。结合LC-ESI-MS、TOC及猝灭实验，阐明了光催化剂表面MCPA的降解机制。

    关键词： 光催化、2-甲-4-氯苯氧乙酸（MCPA）、硫化铜（CuS）、钛酸铋（Bi4Ti3O12）、p-n异质结

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • p型氧化铜/n型氧化锌异质结二极管的绿色合成与电学性能

    摘要： 纳米材料的绿色制备及其材料性能研究对未来纳米器件的发展至关重要。我们采用"蓝桉"叶提取物绿色合成了ZnO和CuO纳米颗粒，并对其结构、形貌及光学特性进行了研究。绿色合成的CuO和ZnO纳米颗粒结晶尺寸分别约为12.29纳米和10.16纳米。透射电镜图像显示其形貌特征及平均粒径分别为46纳米和32纳米。光谱分析揭示了绿色合成的ZnO与CuO纳米颗粒存在基于形貌的量子限域效应。我们进一步利用这些绿色纳米颗粒制备了p-CuO/n-ZnO异质结器件，测试了p-n结二极管的电学特性，在光照条件下研究了该p-n结二极管的光电特性，并最终讨论了影响电子传输的光电二极管能带结构。

    关键词： 电学性能、p-n异质结、绿色合成、光电二极管

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 自供电无滤光片窄带p-n异质结光电探测器，用于低背景限制的近红外图像传感器应用

    摘要： 具有窄光谱选择性的光子检测对于消除干扰光信号非常重要，这能提高红外成像系统的抗干扰能力。虽然p-n结固有的自驱动效应在光电集成中极具吸引力，但p-n结在窄带光电探测器中的应用通常受限于较宽的吸收范围。本工作报道了一种基于CuGaTe2/硅p-n结的自供电无滤光片窄带近红外光电探测器。所制备的光电探测器表现出典型的窄带响应，这可归因于硅的带隙略小于CuGaTe2，并通过优化CuGaTe2厚度限制了p-n异质结中的光电流产生区域。观察到当CuGaTe2薄膜厚度为143 nm时，器件在1050 nm处呈现响应峰，半高全宽约为118 nm。进一步器件分析显示，在零偏压下1064 nm光照时，其比探测率约为1012琼斯，响应度为114 mA/W。研究还发现，基于该窄带CuGaTe2/Si光电探测器的成像系统因其光谱选择性特性而显示出高抗噪性。

    关键词： p-n异质结、近红外光、图像传感、光谱选择性、窄带光电探测器

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 通过核壳结构BiVO4@Ni:FeOOH减少光驱动水氧化过程中的表面复合

    摘要： 研究表明，BiVO4的光电流受限因素是表面复合而非此前报道的表面催化作用，后者被认为是制约高效光电化学（PEC）水分解的主要因素。为解决这一问题，我们构建了具有核壳结构的超薄Ni:FeOOH（约8纳米）修饰多孔BiVO4光阳极（BiVO4@Ni:FeOOH）用于PEC水氧化反应。得益于BiVO4与Ni:FeOOH之间形成的p-n异质结，在AM 1.5G光照（100 mW cm-2）条件下，BiVO4@Ni:FeOOH的光电流密度较原始BiVO4提升了11倍（1.23 V vs. RHE电位下达到2.86 mA cm-2），同时起始电位负移约180 mV。更重要的是，我们深入探究了光生载流子在表面的转化过程：通过强度调制光电流谱（IMPS）分析BiVO4与BiVO4@Ni:FeOOH的表面载流动力学，并结合空穴捕获剂测量（HSM）证实——Ni:FeOOH的主要作用是通过大幅降低表面复合速率常数（krec）来改善表面复合问题，而非增强表面催化性能。本工作证明Ni:FeOOH能促进局部表面动力学并降低复合速率，该策略可推广至其他存在表面缺陷的光电极（特别是PEC水分解用光阳极）的改性应用。

    关键词： 核壳结构、强度调制光电流光谱、p-n异质结、表面复合

    更新于2025-09-23 01:53:56

  • 高效光电化学水分解：负载磷酸钴的Co?O?/Fe?O? p-n异质结纳米棒阵列的表面修饰

    摘要： 赤铁矿（α-Fe2O3）作为光电极材料用于光电化学（PEC）水分解时存在电荷分离效率低和水氧化动力学缓慢两大问题。通过将碱性环境中高度稳定的Co3O4与能带位置匹配的Fe2O3纳米棒阵列耦合构建p-n结纳米结构，可能是实现高效PEC水氧化的挑战性策略。研究表明，设计的p-Co3O4/n-Fe2O3结表现出优异的光电流密度、快速的水氧化动力学以及显著的载流子注入和体相分离效率（ηinj和ηsep），这归因于Co3O4对析氧反应的高催化活性以及诱导界面电场促进载流子分离与传输的特性。此外，引入磷酸钴（Co-Pi）助催化剂使PEC性能达到更高水平。所得Co-Pi/Co3O4/Ti:Fe2O3光阳极在1.23 VRHE（相对于可逆氢电极）下光电流密度达2.7 mA cm?2，比Ti:Fe2O3光阳极高125%。在1.23 VRHE下，Co-Pi/Co3O4/Ti:Fe2O3分别实现了91.6%和23.0%的优化ηinj和ηsep，较Ti:Fe2O3分别提升70%和43%。此外，该材料具有0.64 VRHE的低起始电位和长期PEC稳定性。

    关键词： 光阳极、四氧化三钴、三氧化二铁、p-n异质结、Co-Pi

    更新于2025-09-23 02:15:19