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关键词： 光电化学   分解水制氢   光电极   氧空位  

摘要： 光电化学(PEC)分解水制氢是一项有望取代化石燃料的绿色能源生产策略.传统光电极由于其光生载流子的快速复合和缓慢的动力学会导致水分解性能不佳.在电极材料中注入氧空位可调节光电极的电子和光学性质,从而有助于光电极中固有缺陷的形成.已有研究表明,将氧空位引入光电极是增强其PEC分解水性能的有效方法.对于不同类型的半导体光电极材料,介绍了通过氢气还原、等离子体处理和过氧化氢处理引入氧空位的方法以及氧空位影响光电极PEC性能的研究进展.总结了基于新的表征技术对氧空位的深入理解和新的发现,并对光电极氧空位调节策略及应用研究进行了展望.

关键词： 金属载体强相互作用   分解水制氢   氧化性能   光催化剂   宽光谱   表观量子效率   界面电荷   新型催化剂  

摘要： 新型催化剂实现高效全分解水制氢。近日,中国科学院大连化学物理研究所研究员章福祥团队在宽光谱捕光催化剂全分解水制氢研究方向取得新进展。团队发现金属载体强相互作用可显著促进Ir/Bi VO4光催化剂体系的界面电荷分离和水氧化性能,进而建立了高效的Z机制全分解水制氢体系,其室温下制氢表观量子效率达到16.9%。相关成果发表在《焦耳》上。

关键词： 染料敏化太阳能电池   纳米晶空洞   光阳极   含碳微球  

摘要： 以含炭微球作为模板,制备了TiO_(2)纳米晶空洞光阳极用于染料敏化太阳能电池(DSSC),通过调整模板的添加量,实现了空洞数目在光阳极中的调控。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析了样品的形貌和结构。结果表明:基于TiO_(2)纳米晶空洞的DSSC,在标准太阳光强度(100mW/cm^(2))辐照下,最佳的短路电流密度(J_(sc))可以达到18.31mA/cm^(2),开路电压(V_(oc))为0.701V,填充因子(FF)为0.578,电池效率(PCE)达到7.4%,相比基于TiO_(2)纳米晶的DSSC 4.4%的电池效率,提高了68.18%,其中J_(sc)的显著提高是电池效率提升的主要因素。光散射、电子寿命的分析表明,适当的空洞结构可以增加光阳极对可见光的散射作用,通过可见光在空洞结构中的多次反射使染料能被多次激发产生光生电子,从而提升了光捕获效率和电子寿命,最终实现了DSSC性能的提高。

关键词： 太阳能制氢   并联连接   光电化学   钙钛矿   电催化剂   光阳极   可拓展性   韩国  

摘要： 据SynBioX 1月24日消息,韩国蔚山国立科学技术研究所的研究人员首次成功合成了一种新型的全钙钛矿(FAPbI3)光阳极,通过将其封装在Ni箔上并加载NiFeOOH电催化剂,实现了对FAPbI3层的有效保护并保持了可拓展性,提高了光阳极的稳定性。同时,研究人员构建了全钙钛矿基无辅助光电化学水分解系统,通过并联连接2×2的放大NiFeOOH/Ni/ FAPbI3光阳极阵列,构建了基于全钙钛矿的无辅助光电化学水分解系统,其太阳能制氢效率为9.8%,且将这些镍封装的FaPbI3光阳极放大成尺寸123cm2的模块,在尺寸扩大过程中保持了性能的稳定(8.5%太阳能制氢效率)。

关键词： 化学综合实验   光阳极   水分解   创新能力  

摘要： 为提高学生实践能力,培养学生科研创新思维,设计提出了一个研究型化学综合实验。实验包括TiO_(2)/CoNiSe_(2)光阳极催化材料的合成表征、光电催化分解水性能测试及相关机理研究。实验效果表明,以化学综合实验为载体,融入科技前沿,能够有效激发学生的学习兴趣和动力,提高学生的创新意识和实践能力。通过对研究型实验的探索,提高学生的实验技能和创新潜力。

关键词： 钛合金阳极氧化   光电性能   半导体特性   羟基氧化铁   光阳极  

摘要： 为了在提高钛合金表面性能的同时,又可赋予其多彩的外观或实现消光等目的,利用直流脉冲稳压电源在不同氧化电压下制备钛合金阳极氧化膜。采用化学浴沉积法在钛合金阳极氧化膜层表面沉积适量羟基氧化铁(FeOOH)颗粒,研究FeOOH对钛合金阳极氧化膜层光学及半导体性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、EDS、电化学工作站分析测试了氧化膜及复合FeOOH后膜层的形貌、物相、元素组成、光电流密度、电化学阻抗和Mott-Schottky曲线。结果表明:在电压为40 V时,钛合金阳极氧化膜具有优异的光学及半导体性能。在40 V电压下生长的阳极氧化膜表面复合FeOOH可显著提高其光电流密度,使其电荷转移电阻明显减小,迁移速度变得更快,光学性能得到明显改善。

关键词： 染料敏化太阳能   电泳沉积   TiO_(2)   光阳极  

摘要： 采用不同沉积电压制备TiO_(2)光阳极,研究电压对薄膜沉积速率、厚度和形貌的影响。通过台阶仪、光学照片、扫描电子显微镜(SEM)、电化学交流阻抗谱、开路电压衰减曲线对光阳极和电池进行系统表征,并测试了染料敏化太阳能电池器件的电流密度-电压(J-V)曲线,计算其光电转换效率。结果表明,提高沉积电压时,光阳极薄膜的沉积速率加快,膜厚也增加,但是电压过高时,薄膜会有裂缝和覆盖不全的问题,这会对电池的效率造成负面影响。综合考虑低沉积电压条件下薄膜均匀无裂缝和高沉积电压条件下沉积速率快的优点,采用先30 V电压、后60 V电压的电泳沉积方式来制备光阳极,结果呈现协同效果,既降低了制备时间又得到高质量的薄膜,在无其他修饰的情况下,电池的光电转换效率可以达到7.29%。

关键词： Bi_(2)WO_(6)/Fe_(2)O_(3)   光阳极   光电催化   异质结  

摘要： 通过滴涂法成功制备了Bi_(2)WO_(6)/Fe_(2)O_(3)复合材料,利用XRD、SEM等方法进行表征和一系列光电催化测试。结果表明,Bi_(2)WO_(6)/Fe_(2)O_(3)复合材料比纯相Fe_(2)O_(3)具有更好的催化活性,且滴涂10μL Bi_(2)WO_(6)前驱体溶液的Bi_(2)WO_(6)/Fe_(2)O_(3)光阳极具有最高的光电流密度(0.15 mA·cm^(-2)@1.23 V vs.RHE),是纯相Fe_(2)O_(3)(约4.4μA·cm^(-2)@1.23 V vs.RHE)光电阳极的34倍。复合材料的形成增加了吸收光谱范围,提高了对可见光的利用率,促进了界面电荷转移,抑制了光生载流子复合,从而提高了Fe_(2)O_(3)的光电催化活性。

关键词： 染料敏化太阳能电池   纳米晶空洞   光阳极   含碳微球  

摘要： 以含炭微球作为模板，制备了TiO2纳米晶空洞光阳极用于染料敏化太阳能电池(DSSC)，通过调整模板的添加量，实现了空洞数目在光阳极中的调控。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析了样品的形貌和结构。结果表明：基于TiO2纳米晶空洞的DSSC，在标准太阳光强度(100mW/cm2)辐照下，最佳的短路电流密度(Jsc)可以达到18.31mA/cm2，开路电压(Voc)为0.701V，填充因子(FF)为0.578，电池效率(PCE)达到7.4%，相比基于TiO2纳米晶的DSSC 4.4%的电池效率，提高了68.18%，其中Jsc的显著提高是电池效率提升的主要因素。光散射、电子寿命的分析表明，适当的空洞结构可以增加光阳极对可见光的散射作用，通过可见光在空洞结构中的多次反射使染料能被多次激发产生光生电子，从而提升了光捕获效率和电子寿命，最终实现了DSSC性能的提高。

关键词： 半导体材料   染料敏化太阳能电池   二氧化钛   光阳极   TiO_(2)电极材料改性  

摘要： 染料敏化太阳能电池(DSSC)具有制备工艺简单、成本低廉等特点,是太阳能有效利用的途径之一。本文简单介绍了染料敏化太阳能电池的组成、结构和工作原理,详细介绍了组成染料敏化太阳能电池的TiO_(2)光阳极材料,总结了目前TiO_(2)光阳极的研究成果,分析了TiO_(2)光阳极材料改性对DSSC性能的影响。同时,展望了TiO_(2)光阳极的未来发展方向。