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A p-n WO_(3)/SnSe_(2) Heterojunction for Efficient Photo-assisted Electrocatalysis of the Oxygen Evolution Reaction
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作者 Ling Bai Shijie Jia +7 位作者 Yidan Gao Chuan Li Xin Chen Shuang Zhou Junwen Han Fengchun Yang Xin Zhang Siyu Lu 《Energy & Environmental Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期228-235,共8页
Water splitting is important to the conversion and storage of renewable energy,but slow kinetics of the oxygen evolution reaction(OER)greatly limits its utility.Here,under visible light illumination,the p-n WO_(3)/SnS... Water splitting is important to the conversion and storage of renewable energy,but slow kinetics of the oxygen evolution reaction(OER)greatly limits its utility.Here,under visible light illumination,the p-n WO_(3)/SnSe_(2)(WS)heterojunction significantly activates OER catalysis of CoFe-layered double hydroxide(CF)/carbon nanotubes(CNTs).Specifically,the catalyst achieves an overpotential of 224 mV at 10 mA cm^(-2)and a small Tafel slope of 47 mV dec^(-1),superior to RuO_(2)and most previously reported transition metal-based OER catalysts.The p-n WS heterojunction shows strong light absorption to produce photogenerated carriers.The photogenerated holes are trapped by CF to suppresses the charge recombination and facilitate charge transfer,which accelerates OER kinetics and boost the activity for the OER.This work highlights the possibility of using heterojunctions to activate OER catalysis and advances the design of energy-efficient catalysts for water oxidation systems using solar energy. 展开更多
关键词 active species oxygen evolution reaction photo-assisted electrocatalysis photogenerated charge separation p-n WO_(3)/SnSe_(2)heterojunction
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Nanomorphology in A–D–A type small molecular acceptors-based bulk heterojunction polymer solar cells 被引量:1
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作者 Delong Liu Ying Zhang Gang Li 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第8期104-123,I0001,I0005,共22页
Recent developments in acceptor–donor–acceptor(A–D–A) type non-fullerene acceptors have led to substantial improvements in bulk-heterojunction polymer solar cells efficiency. The device performance strongly depend... Recent developments in acceptor–donor–acceptor(A–D–A) type non-fullerene acceptors have led to substantial improvements in bulk-heterojunction polymer solar cells efficiency. The device performance strongly depends on photoactive layer morphology, as the molecular packing, donor–acceptor interface and phase separation significantly affect the charge-transfer states and charge carrier dynamics. In this review, we start with a brief introduction of the techniques most effectively utilized to characterize multiphase morphology. Then, we summarize recent progress in A–D–A type acceptors, with the emphasis on understanding the molecular structure–morphology–performance relationships. Finally, an outlook on correlating morphological characteristics with photovoltage losses is presented for further improving device performance. 展开更多
关键词 Polymer solar cells BULK heterojunction Nanomorphology Non-fullerene ACCEPTOR A–D–A type SMALL molecules
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NiO/β-Ga_(2)O_(3)heterojunction diodes with ultra-low leakage current below 10^(-10)A and high thermostability
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作者 黄义 杨稳 +5 位作者 王琦 高升 陈伟中 唐孝生 张红升 刘斌 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第9期530-534,共5页
The 10 nm p-NiO thin film is prepared by thermal oxidation of Ni onβ-Ga_(2)O_(3)to form NiO/β-Ga_(2)O_(3)p-n heterojunction diodes(HJDs).The NiO/β-Ga_(2)O_(3)HJDs exhibit excellent electrostatic properties,with a h... The 10 nm p-NiO thin film is prepared by thermal oxidation of Ni onβ-Ga_(2)O_(3)to form NiO/β-Ga_(2)O_(3)p-n heterojunction diodes(HJDs).The NiO/β-Ga_(2)O_(3)HJDs exhibit excellent electrostatic properties,with a high breakdown voltage of 465 V,a specific on-resistance(Ron,sp)of 3.39 mΩ·cm^(2),and a turn-on voltage(V on)of 1.85 V,yielding a static Baliga's figure of merit(FOM)of 256 MW/cm^(2).Also,the HJDs have a low turn-on voltage,which reduces conduction loss dramatically,and a rectification ratio of up to 108.Meanwhile,the HJDs'reverse leakage current is essentially unaffected at temperatures below 170?C,and their leakage level may be controlled below 10^(-10)A.This indicates that p-NiO/β-Ga_(2)O_(3)HJDs with good thermal stability and high-temperature operating ability can be a good option for high-performanceβ-Ga_(2)O_(3)power devices. 展开更多
关键词 NiO/β-Ga_(2)O_(3)p-n heterojunction diodes Baliga's figure of merit reverse leakage current β-Ga_(2)O_(3)power devices
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Photoelectrochemical cathodic protection of Cu2O/TiO2 p-n heterojunction under visible light
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作者 TIAN Jing CHEN Zhuoyuan +3 位作者 JING Jiangping FENG Chang SUN Mengmeng LI Weibing 《Journal of Oceanology and Limnology》 SCIE CAS CSCD 2020年第5期1517-1531,共15页
The Cu2O/TiO2 p-n heterojunction composite photoelectrodes were prepared by depositing Cu 2 O nanoparticles on the surface of TiO 2 nanotubes via anodic oxidation and constant current deposition.Field emission scannin... The Cu2O/TiO2 p-n heterojunction composite photoelectrodes were prepared by depositing Cu 2 O nanoparticles on the surface of TiO 2 nanotubes via anodic oxidation and constant current deposition.Field emission scanning electron microscopy(SEM)and high-resolution transmission electron microscopy(HRTEM)analyses showed that Cu 2 O nanoparticles not only deposited on the surface of TiO 2 nanotube array,but also on the wall of TiO 2 nanotubes.The Cu 2 O deposition amount could be adjusted by changing the deposition time.The photoelectrochemical cathodic protection(PECCP)performance of the prepared photoelectrodes for 316L stainless steel(SS)was tested under visible light.The constant current deposition time had a signifi cant eff ect on the PECCP performance of Cu 2 O/TiO 2-X photoelectrodes and Cu 2 O/TiO 2-20 had the best PECCP performance for the coupled 316L SS.This was attributed to the appropriate amount and thickness of Cu 2 O to form p-n heterojunctions with TiO 2,in which separation of the photogenerated carriers was accelerated and transfer of the photogenerated electrons to 316L SS for PECCP was facilitated. 展开更多
关键词 Cu2O/TiO2 p-n heterojunction 316L SS photoelectrochemical cathodic protection
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p-n型NiWO_(4)/ZnIn_(2)S_(4)异质结光解水析氢性能
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作者 闫爱华 高埜 +4 位作者 张晓辉 黄飞 张同洋 张吉旭 赵文学 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期74-83,共10页
采用水热/水浴两步法构筑了p-n型NiWO_(4)(NWO)/ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)异质结,研究了不同含量的NWO对ZIS物相组分、形貌结构、能带结构、光谱吸收及光解水析氢性能等的影响,并采用一系列表征手段探讨了NWO/ZIS异质结的光催化机理.结果表明... 采用水热/水浴两步法构筑了p-n型NiWO_(4)(NWO)/ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)异质结,研究了不同含量的NWO对ZIS物相组分、形貌结构、能带结构、光谱吸收及光解水析氢性能等的影响,并采用一系列表征手段探讨了NWO/ZIS异质结的光催化机理.结果表明,负载NWO后,ZIS物相组分及形貌结构未发生显著变化,两种材料界面接触紧密且分布均匀;在可见光辐照下,NWO/ZIS异质结光解水析氢性能得到了显著提升,其中,最佳样品NWO-35/ZIS析氢速率达到5204.8μmol·g^(-1)·h^(-1),为纯相ZIS(1566.4μmol·g^(-1)·h^(-1))的3.32倍;循环实验结果表明,NWO/ZIS样品具有很好的光稳定性;能带结构和光电子动力学表征结果证实了p-n型异质结内建电场驱动的光生载流子的传输机制. 展开更多
关键词 ZnIn_(2)S_(4) NiWO_(4) p-n型异质结 内建电场 光解水析氢
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Si/Nanocrystalline Diamond Film Heterojunction Diodes Preparation
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作者 Wu Nanchun Xia Yiben Tan Shouhong Wang Linjun Cui Jiangtao 《Journal of Rare Earths》 SCIE EI CAS CSCD 2006年第z1期45-48,共4页
With electron assisted hot filament chemical vapor deposition technology, nanocrystalline diamond films were deposited on polished n-(100)Si wafer surface. The deposited films were characterized and observed by Raman ... With electron assisted hot filament chemical vapor deposition technology, nanocrystalline diamond films were deposited on polished n-(100)Si wafer surface. The deposited films were characterized and observed by Raman spectrum, X-ray diffraction, semiconductor characterization system and Hall effective measurement system. The results show that with EA-HFCVD, not only an undoped nanocrystalline diamond films with high-conductivity (p-type semiconducting) but also a p-n heterojunction diode between the nanocrystalline diamond films and n-Si substrate is fabricated successfully. The p-n heterojunction has smaller forward resistance and bigger positive resistance. The p-n junction effective is evident. 展开更多
关键词 NANOCRYSTALLINE DIAMOND film p-n heterojunction DIODE RECTIFICATION characterization EACVD
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Z型异质结Ag_(2)S/AgVO_(3)可见光催化转化低浓度瓦斯制甲醇性能研究
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作者 杨娟 单启月 +2 位作者 戴俊 张鸽 丰之翔 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期275-287,共13页
因缺乏合理有效的利用途径,大量低浓度瓦斯(C_(CH_(4))<30%)被直接排放,研究开发低浓度瓦斯高值转化利用方法和技术对保障煤矿安全生产与减缓温室效应具有重要意义,也是实现我国“双碳”战略目标必不可缺少的部分。以低浓度瓦斯为碳... 因缺乏合理有效的利用途径,大量低浓度瓦斯(C_(CH_(4))<30%)被直接排放,研究开发低浓度瓦斯高值转化利用方法和技术对保障煤矿安全生产与减缓温室效应具有重要意义,也是实现我国“双碳”战略目标必不可缺少的部分。以低浓度瓦斯为碳源制取液体燃料甲醇被认为是其理想的利用途径之一,以清洁太阳能为驱动力的光催化技术可在室温常压下活化转化甲烷,为低浓度瓦斯低碳利用提供新途径。首先采用水热法制备AgVO_(3),以硫代乙酰胺为硫源,通过阴离子交换策略在AgVO_(3)表面原位复合Ag_(2)S,构筑出Ag_(2)S/AgVO_(3)异质结,改变硫代乙酰胺的用量可调控Ag_(2)S复合比例。利用XRD、SEM、TEM和紫外可见漫反射光谱等对复合催化剂的微观结构进行表征分析,以体积比为1∶12的甲烷/空气混合物模拟低浓度瓦斯,系统研究了Ag_(2)S复合比例、氧化剂用量、光照强度等对甲烷转化、甲醇产生及其选择性的影响规律,借助瞬态光电流响应谱和电子顺磁共振谱(EPR)探究了Z型异质结构Ag_(2)S/AgVO_(3)对增强模拟瓦斯转化性能的内在机理。研究结果表明:所制AgVO_(3)呈纤维状形貌,其晶相结构为单斜相,原位复合的Ag_(2)S呈纳米颗粒形态,其平均粒径为60 nm,且Ag_(2)S颗粒均匀分布于AgVO_(3)纤维表面。与单一AgVO_(3)和Ag_(2)S相比,复合材料Ag_(2)S/AgVO_(3)具有更强的光吸收性能,AgVO_(3)的带隙能、价带与导带电势分别为2.08 eV、2.21 V和0.13 V,Ag_(2)S的带隙能、价带与导带电势分别为0.91 eV、0.34 V和−0.57 V。与AgVO_(3)相比,复合催化剂Ag_(2)S/AgVO_(3)具有显著增强的瓦斯转化性能,可见光照射1 h最优催化剂20%Ag_(2)S/AgVO_(3)的甲烷转化和甲醇产生量为3.10 mmol/g和2.45 mmol/g,分别为单一AgVO_(3)的1.72倍与2.63倍,且其甲醇选择性高达78.9%;6次循环试验结果表明:Ag_(2)S/AgVO_(3)具有优异的催化稳定性。能带结构分析与EPR测试结果表明:Ag_(2)S/AgVO_(3)异质结遵循Z型电荷迁移机制,这不仅增强了光生电荷的空间分离,同时使其具有较强的氧化/还原能力,显著提升低浓度瓦斯定向转化制取甲醇的催化性能,为低浓度瓦斯低碳高效利用提供新思路。 展开更多
关键词 低浓度瓦斯 甲醇 可见光催化 Z型异质结 复合催化剂
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g-C_(3)N_(4)基S型异质结的构建及其光催化性能研究
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作者 申建宇 刘成宝 +5 位作者 郑磊之 陈丰 钱君超 邱永斌 孟宪荣 陈志刚 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1077-1085,1097,共10页
为了解决日益严重的环境污染和能源短缺等问题,基于半导体的光催化技术利用太阳能为环境修复和能源储存提供了一种“绿色”可持续的方案。首先介绍了g-C_(3)N_(4)的优点和局限性,以及S型半导体的优势与不足,接着介绍了g-C_(3)N_(4)基S... 为了解决日益严重的环境污染和能源短缺等问题,基于半导体的光催化技术利用太阳能为环境修复和能源储存提供了一种“绿色”可持续的方案。首先介绍了g-C_(3)N_(4)的优点和局限性,以及S型半导体的优势与不足,接着介绍了g-C_(3)N_(4)基S型异质结的电子结构和光催化性质,综述了基于不同类型g-C_(3)N_(4)的S型异质结光催化材料构建和光催化性能的提升策略,并梳理了其部分应用。最后,综述了基于g-C_(3)N_(4)的S型异质结面临的挑战和未来发展趋势,有望为g-C_(3)N_(4)基S型异质结光催化材料的开发和实际应用提供重要的参考。 展开更多
关键词 g-C_(3)N_(4) S型异质结 光催化 复合材料
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p-n复合半导体光催化剂研究进展 被引量:15
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作者 吴欢文 张宁 +1 位作者 钟金莲 洪三国 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1669-1674,共6页
综述了p-n复合半导体光催化剂的光催化原理及研究现状。根据p-型材料种类,将p-n复合半导体光催化剂分为4类:p-型半导体材料为镍氧化物、p-型半导体材料为钴氧化物、p-型半导体材料铜氧化物及由其它p-型半导体材料组成的"p-n结型&qu... 综述了p-n复合半导体光催化剂的光催化原理及研究现状。根据p-型材料种类,将p-n复合半导体光催化剂分为4类:p-型半导体材料为镍氧化物、p-型半导体材料为钴氧化物、p-型半导体材料铜氧化物及由其它p-型半导体材料组成的"p-n结型"、"二极管"式p-n复合半导体光催化剂,分别对其研究状况进行了介绍。提出了当前p-n复合半导体光催化剂研究中存在的一些问题,并对未来的研究方向进行了探讨。 展开更多
关键词 光催化剂 p-n复合半导体光催化剂 p-n结光催化剂 光催化二极管 复合界面
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基于双给体三元体异质结的高性能倍增型有机光电探测器
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作者 李尧 王奋强 +7 位作者 王爱玲 蓝俊 刘虎 刘良朋 张鹏杰 吴回州 牛瑞霞 张栩莹 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期251-261,共11页
为了拓展光谱响应范围至近红外,采用双给体单受体的三元体异质结策略,基于溶液法制备了以ITO/PEDOT∶PSS/活性层/Al为基本结构的倍增型有机光电探测器,活性层由P3HT∶PTB7-Th∶IEICO-4F(100-x∶x∶1,wt/wt/wt)组成,研究了不同质量比的PT... 为了拓展光谱响应范围至近红外,采用双给体单受体的三元体异质结策略,基于溶液法制备了以ITO/PEDOT∶PSS/活性层/Al为基本结构的倍增型有机光电探测器,活性层由P3HT∶PTB7-Th∶IEICO-4F(100-x∶x∶1,wt/wt/wt)组成,研究了不同质量比的PTB7-Th对器件光电特性的影响。优化后的三元倍增型有机光电探测器以P3HT∶PTB7-Th∶IEICO-4F(60∶40∶1,wt/wt/wt)为活性层,在-15 V偏压下,在450、520、655和850 nm处的外量子效率分别为2 666.40%、1 752.11%、1 894.26%和938.22%,响应度分别为965.80、733.35、998.68和641.91 A/W,比探测率均超过10^(13)Jones,在850 nm处的响应度与比探测率分别是相同条件下二元器件P3HT∶IEICO-4F(100∶1,wt/wt)的2.23倍和7.08倍。结果表明,在二元体系P3HT∶IEICO-4F中掺入适量的PTB7-Th,不仅能拓展光谱响应范围至近红外,还能改变活性层中激子解离界面、电子陷阱类型和空穴注入势垒高度,优化器件的电学性能。 展开更多
关键词 倍增型有机光电探测器 三元体异质结 溶液法 近红外 激子解离
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由质子化D-A型聚合物和MoS_(2)构建S型异质结实现高效光催化析氢
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作者 潘劲康 张艾彩珺 +1 位作者 张莉华 董鹏玉 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第3期180-193,共14页
化石能源的过度消耗及其所引发的环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的关键因素,因此开发绿色、可再生的能源已成为全球的迫切需求.氢能作为一种新型能源,具有能量密度高、清洁以及可持续等优点,备受研究者的关注.光催化分解水制... 化石能源的过度消耗及其所引发的环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的关键因素,因此开发绿色、可再生的能源已成为全球的迫切需求.氢能作为一种新型能源,具有能量密度高、清洁以及可持续等优点,备受研究者的关注.光催化分解水制氢技术能够将太阳能转化为可储存的清洁能源,被视为未来解决能源和环境问题的可行性方案.在过去几十年里,众多科学家致力于研发各种高效的析氢光催化剂,以推进光催化分解水制氢技术的实际应用.其中,S型异质结光催化剂因其快速的光生电荷转移效率和出色的氧化还原能力,被认为是提高光催化析氢性能的有效途径之一.本文以质子化、具有供体-受体(D-A)构型的PyDTDO-3共轭聚合物和二维层状MoS_(2)为原料,构建了一种S型异质结(PPMS),并将其用于光催化分解水制氢.红外光谱结果表明,质子化处理导致PyDTDO-3表面吸附了大量H^(+),使其Zeta电势降低,表面负电荷减少,更有利于MoS_(2)的吸附,进而形成具有紧密接触界面的PPMS S型异质结.在可见光照射下,PPMS-0.5%(即MoS_(2)占PyDTDO-3的质量百分数为0.5%)S型异质结的性能最佳,其光催化析氢效率达到75.4 mmol g^(–1)h^(–1),是纯PyDTDO-3的4.6倍.此外,在550 nm光激发下,PPMS-0.5%异质结的光催化析氢表观量子效率最高达到19.6%.光电流响应和电化学阻抗谱结果表明,PPMS异质结展现出了显著提升的光生电荷分离效率.通过密度泛函理论计算发现,PyDTDO-3和MoS_(2)具有不同的功函数,这导致费米能级间隙的产生,从而形成了内建电场.该内建电场有助于MoS_(2)上的电子自发转移到PyDTDO-3上,从而在PyDTDO-3与MoS_(2)的界面上产生了明显的差分电荷密度分布:PyDTDO-3表面带有负电荷,MoS_(2)表面则带有正电荷.在可见光激发下,得益于PyDTDO-3独特的D-A型结构,光生电子可以快速从供体(芘供体)的最高占据分子轨道传递到受体(DTDO受体)的最低未占据分子轨道(LUMO);随后,这些被激发的光生电子进入MoS_(2)的表面.利用飞秒瞬态吸收光谱研究动力学行为,结果表明,来自PyDTDO-3的LUMO电子转移加速了MoS_(2)价带的空穴消耗,这进一步证实了S型光生电荷分离机制.此外,与单组分PyDTDO-3和MoS_(2)相比,PPMS S型异质结具有较低的吉布斯自由能(ΔGH*,0.77 eV),表明它更有利于过渡态(H*)的形成以及分子氢在PPMS上的有效解吸.总之,PPMS S型异质结表现出促进的电荷定向迁移和增加的活性位点,共同增强了其光催化析氢性能.综上,本文首先对D-A构型的PyDTDO-3进行质子化处理,再与MoS_(2)复合,制备了具有紧密接触界面的S型PPMS异质结.该异质结结构显著促进了PyDTDO-3和MoS_(2)之间的电荷定向迁移;此外,通过引入MoS_(2)中丰富的S原子,增加了光催化析氢活性位点,从而大大提高了光催化析氢效率.本文为设计和开发新型高效的光催化析氢材料提供了新的思路和参考. 展开更多
关键词 S型异质结 质子化D-A型聚合物 MoS_(2) 光催化析氢 密度泛函理论计算
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p-a-SiC:H降低晶体硅异质结太阳能电池寄生损失的研究
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作者 陆晓曼 肖振宇 +3 位作者 陈传亮 李彦磊 訾威 方国家 《信阳师范学院学报(自然科学版)》 CAS 2024年第2期159-164,共6页
使用宽带隙的p型氢化非晶硅碳(p-a-SiC:H)薄膜作为晶体硅异质结(SHJ)太阳能电池的窗口层,使用时域有限差分法(FDTD)模拟证明,p-a-SiC:H不仅能明显降低窗口层的短波寄生吸收损失,而且可以减少SHJ太阳能电池的反射损失,从而增强SHJ太阳能... 使用宽带隙的p型氢化非晶硅碳(p-a-SiC:H)薄膜作为晶体硅异质结(SHJ)太阳能电池的窗口层,使用时域有限差分法(FDTD)模拟证明,p-a-SiC:H不仅能明显降低窗口层的短波寄生吸收损失,而且可以减少SHJ太阳能电池的反射损失,从而增强SHJ太阳能电池的光谱响应。实验结果也证明,使用优化的p-a-SiC:H窗口层可以提升SHJ太阳能电池的短路电流(J_(sc))达1.4 mA/cm^(2),电池光电转化效率达到了21.8%。这主要是由于p-a-SiC:H低的寄生吸收以及使用p-a-SiC:H窗口层降低了SHJ太阳能电池的反射损失所致。 展开更多
关键词 晶体硅异质结太阳能电池 p型非晶硅碳 时域有限差分法 寄生吸收
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CuBi_(2)O_(4)/Bi_(2)WO_(6)Z型异质结用于光电类芬顿体系下高效降解环丙沙星
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作者 王秋霞 韩玉贵 +3 位作者 赵鹏 王爽 刘亚茹 李轶 《高等学校化学学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2024年第1期107-118,共12页
针对目前水环境中抗生素污染严重的问题,使用简单的溶剂热法制备了CuBi_(2)O_(4)/Bi_(2)WO_(6)(CBWO)Z型异质结催化剂.扫描电子显微镜分析结果表明,其结构为棒状和纳米片状.能量色散元素图谱显示,Cu,W,Bi和O元素均匀分散在CBWO-60中;使... 针对目前水环境中抗生素污染严重的问题,使用简单的溶剂热法制备了CuBi_(2)O_(4)/Bi_(2)WO_(6)(CBWO)Z型异质结催化剂.扫描电子显微镜分析结果表明,其结构为棒状和纳米片状.能量色散元素图谱显示,Cu,W,Bi和O元素均匀分散在CBWO-60中;使用X射线衍射和傅里叶变换红外光谱探究了催化剂的晶体结构和化学键、官能团组成;BET表征结果证明,CBWO-60具有较高的比表面积.X射线光电子能谱(XPS)证明Cu^(+)和Cu^(2+)共存,促进了芬顿(Fenton)反应的循环进行,XPS结合能的位移证明了异质结中CuBi_(2)O_(4)和Bi_(2)WO_(6)之间具有强的电子相互作用,而不是物理混合;使用紫外⁃可见漫反射光谱和价带-X射线光电子能谱分析了异质结的能带结构;利用光致发射光谱、电化学阻抗谱和瞬态光电流响应谱探究了催化剂的电荷转移情况.在该系列催化剂中,CBWO-60在光电类芬顿(PEF-like)体系中对环丙沙星(CIP)的降解效率最高,90 min时,降解效率为98.0%.同时,溶液初始pH在2~6范围时,体系始终能够维持有效的CIP去除效率,与传统芬顿体系相比,该体系的pH应用范围得到了有效拓宽.在PEF-like体系中,CBWO-60对喹诺酮类、磺胺类和四环素类抗生素均表现出较强的降解能力,充分证明了CBWO-60的普适性.CBWO-60在连续5次循环实验后,对CIP仍保持87.8%的降解率,并且反应后催化剂的晶体结构没有发生改变.根据高效液相色谱⁃质谱的结果,提出了CIP降解的5种可能途径. 展开更多
关键词 光电类芬顿体系 铋酸铜/钨酸铋 Z型异质结 环丙沙星 活性氧物种
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Monoclinicβ-AgVO_(3) coupled with CdS formed a 1D/1D p-n heterojunction for efficient photocatalytic hydrogen evolution 被引量:2
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作者 Xuan-Pu Wang Zhi-Liang Jin Xin Li 《Rare Metals》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期1494-1507,共14页
Improving the separation of photogenerated carriers and suppressing the rapid complication of electron-hole pairs are essential ways to improve photocatalytic hydrogen production activity.The high recombination rate o... Improving the separation of photogenerated carriers and suppressing the rapid complication of electron-hole pairs are essential ways to improve photocatalytic hydrogen production activity.The high recombination rate of the photogenerated carriers is an issue encountered when developing CdS as a promising photocatalytic material.This work allowed to accelerate the separation of photogenerated electrons and holes by loading monoclinicβ-AgVO_(3)on hexagonal CdS nanorods to construct a one-dimensional(1D)/1D p-n heterojunction.The introduction of monoclinicβ-AgVO_(3)with a narrow band gap effectively improves the light absorption of CdS,which is conducive to improving the use of visible light.The integrated electric field of the p-n heterojunction can effectively transfer electrons and holes in the direction suitable to hydrogen evolution.The photoluminescence and electrochemical characterization of the catalysts showed that the p-n heterojunction formed after loadingβ-AgVO_(3)greatly improved the separation efficiency of photocarriers.The hydrogen evolution experiments show that the composite catalyst has good photocatalytic hydrogen evolution capability and stability.The composite catalyst with the best photocatalytic performance was obtained by studyingβ-AgVO_(3)with different loadings.The composite catalyst reached 581.5μmol of hydrogen amount within 5 h,which is 3.8 times higher than that of CdS alone and its apparent quantum efficiency reaches8.02%.The present work provides a possible solution for the development of perovskite and the extensiveness of CdS in photocatalytic hydrogen evolution. 展开更多
关键词 PHOTOCATALYSIS Hydrogen evolution p-n heterojunction AgVO_(3)
原文传递
Bi_(2)Sn_(2)O_(7)/CeO_(2) Z型异质结光催化剂在可见光下降解有机污染物性能研究
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作者 王妮都 汪业勇 +4 位作者 王逸菲 沈正千 黄江华 竺柏康 杨淑清 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期175-181,共7页
利用水热法将Bi_(2)Sn_(2)O_(7)纳米颗粒负载到CeO_(2)微球上制备Z型异质结光催化剂并用于光催化降解水污染物。结果表明,在光照下60 min时,优化的Bi_(2)Sn_(2)O_(7)/CeO_(2)(BSC-5)对盐酸四环素的降解效率达到88.4%(反应速率常数k=0.03... 利用水热法将Bi_(2)Sn_(2)O_(7)纳米颗粒负载到CeO_(2)微球上制备Z型异质结光催化剂并用于光催化降解水污染物。结果表明,在光照下60 min时,优化的Bi_(2)Sn_(2)O_(7)/CeO_(2)(BSC-5)对盐酸四环素的降解效率达到88.4%(反应速率常数k=0.0334 min-1),是CeO_(2)的8.25倍和Bi_(2)Sn_(2)O_(7)的4.71倍。Z型异质结可以形成更多暴露的活性中心,具有更好的光电子-空穴对分离效率、优异的氧化还原能力以及有效产生超氧自由基(·O_(2)^(-))和羟基自由基(·OH)。此外,Bi_(2)Sn_(2)O_(7)/CeO_(2)在光催化降解实验中表现出良好的稳定性,经过5次循环后降解效率保持在85%以上。同时,在实验研究的基础上阐明了Bi_(2)Sn_(2)O_(7)/CeO_(2)光催化剂的光催化机理。 展开更多
关键词 Bi_(2)Sn_(2)O_(7)/CeO_(2) Z型异质结 四环素
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Polyoxometalate derived p-n heterojunction for optimized reaction interface and improved HER
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作者 Xiaoli Cui Yunmeng Sun Xinxin Xu 《Chinese Chemical Letters》 SCIE CAS CSCD 2023年第3期494-497,共4页
MoS_(2) is a typical electrocatalyst for hydrogen evolution reaction(HER),but the HER activity is spoilt by intensive adsorption towards H^(*),which requires further improvement.For n-type MoS_(2),the construction of ... MoS_(2) is a typical electrocatalyst for hydrogen evolution reaction(HER),but the HER activity is spoilt by intensive adsorption towards H^(*),which requires further improvement.For n-type MoS_(2),the construction of p-n heterojunction with p-type MoO_(3) can reverse this situation,because inner electronic field in p-n heterojunction can facilitate H^(*) desorption.Based on this hypothesis,p-n heterojunction is built between MoS_(2) and MoO_(3) with polyoxometalate compound as precursor.The obtained MoO_(3)/MoS_(2) exhibits excellent HER activity,which only requires 68 mV to obtain 10 mA/cm^(2).With MoO_(3)/MoS_(2) as cathode material and Zn slice as anode,Zn-H^(+)battery is assembled.Its open circuit voltage achieves 1.11 V with short circuit current 151.4 mA/cm^(2).The peak power density of this Zn-H^(+) battery reaches 47.6 mW/cm^(2).When discharge at 10 mA/cm^(2),the specific capacity and energy density reach 728 mAh/g and 759 Wh/kg.In this process,H_(2) production rate of Zn-H^(+) battery achieves 364μmol/h with Faradic efficiency 97.8%.It realizes H_(2) production and electricity generation simultaneously. 展开更多
关键词 POLYOXOMETALATE p-n heterojunction ELECTROCATALYSIS HER Zn-H~+battery
原文传递
实验法探究Type-Ⅱ模型和全固态Z-Scheme结构模型在同种降解体系中的适配程度 被引量:1
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作者 黄喆奥 赵硕 余颖 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1522-1534,共13页
随着光催化研究的深入开展,人们对复合催化剂的内部电子空穴转移路径产生了浓厚的兴趣,并提出几种相对合理的载流子迁移路径猜想.其中包括异质结构型(包括Type-Ⅰ型异质结与Type-Ⅱ型异质结)和Z-Scheme构型(包括直接Z-Scheme型异质结和... 随着光催化研究的深入开展,人们对复合催化剂的内部电子空穴转移路径产生了浓厚的兴趣,并提出几种相对合理的载流子迁移路径猜想.其中包括异质结构型(包括Type-Ⅰ型异质结与Type-Ⅱ型异质结)和Z-Scheme构型(包括直接Z-Scheme型异质结和间接Z-Scheme型异质结),解释了部分活性提升的机理.我们选取了全固态Z-Scheme异质结结构作为模型,制备出TiO2-C-C3N4三元复合催化剂.全固态Z-Scheme异质结结构是指在两个带隙匹配的半导体之间引入导电材料,半导体之间不直接接触.在太阳光的激发下,导电材料两侧的半导体被同时激发,电子分别从两者的价带跃迁至导带,并在价带上留下空穴.由于两者之间存在电子导体,处于中间位置的导带电子会沿电子导体运动,与处于中间位置价带的空穴复合,留下氧化还原能力较强的价带空穴和导带电子.整个反应路线形成"Z"字形状,模拟了光合作用的反应路径.我们对TiO2-C-C3N4三元催化剂以及TiO2与C3N4形成的Type-Ⅱ异质结的TiO2-C3N4二元催化剂进行了XRD、SEM、TEM、BET、XPS、光电流、紫外漫反射和PL光谱等表征测试,并根据光催化实验结果解释了两种不同复合材料催化机理上的差异,证明两种不同异质结结构可以影响光催化性能.由TEM图可知, TiO2-C-C3N4催化剂由于碳的引入, TiO2纳米颗粒表面被碳层包裹,与未引入碳的TiO2-C3N4的TEM图像有着明显区别.由C3N4和TiO2的界面可以看出二者不是简单的物理混合,而是形成连接紧密的界面,这在光电流测试中也有体现.光催化测试中,用两种不同碳材料修饰TiO2的样品TiO2-5C3N4和TiO2-C的性能都有提高,但提高程度不同.因为TiO2-C在分离载流子时是转移并储存电子,其中TiO2的价带空穴不发生移动,而TiO2-C3N4是通过Type-Ⅱ异质结的机理分离载流子, C3N4导带的电子向TiO2的导带移动, TiO2的价带空穴向C3N4的价带移动,所以空穴的氧化能力下降,而且催化性能十分依赖于空穴的氧化能力,这就导致了TiO2-C3N4的性能弱于TiO2-C.理论上看, TiO2-C3N4与TiO2-C两种催化剂性能优越,复合在一起的三元复合物形成Z-Scheme结构,有着氧化能力强的电子和还原能力强的空穴,其催化性能应该进一步提高,但是在光催化测试中TiO2-C-C3N4三元催化剂性能却大幅度下降,远不如TiO2-C3N4与TiO2-C的性能.由于TiO2-C具有较高的光催化和光电流性能,所以TiO2-C-C3N4三元催化剂的性能下降并不是碳层的影响.原因可能是,虽然Z-Scheme异质结结构的核心是处于中间位置的导带电子和价带空穴相结合,牺牲一部分氧化还原能力较弱的载流子,以保留氧化还原能力强的电子和空穴,但在TiO2和C3N4的莫特肖特基曲线测试中发现,两者的导带位置和价带位置都很接近, C3N4的价带虽然处于中间,还是具有2.12 eV的价带位置,所以C3N4能产生羟基自由基(PL测试中已证明),这样C3N4的空穴仍然具有较好催化能力,这就导致Z-Scheme异质结结构牺牲C3N4价带的空穴会对催化有消极影响.另一方面,可能是理想的Z-Scheme异质结结构需要中间导带和价带的载流子能够1:1复合,但由于C3N4的光电响应能力远弱于TiO2 (光电流测试中已证明),导致Z-Scheme异质结结构中光生电子和空穴的比例不一致,因此TiO2的电子没有被完全消耗掉, Z-Scheme异质结结构的传输路径中断,不能按照理想模型工作,使得TiO2-C-C3N4表现出差的光催化性能.根据以上研究结果,我们提出了一种以宏观实验结果为主、微观内部机理为辅的方法来判断催化机理,使得更容易区分两种载流子转移模型,并探究Type-Ⅱ模型和全固态Z字结构模型在同种降解体系中的适配程度,可以针对不同需求和不同环境来设计适应某些特殊降解条件的高效光催化剂. 展开更多
关键词 TiO2-C3N4 TiO2-C-C3N4 光降解:type-Ⅱ型异质结半导体 Z-Scheme异质结半导体
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Z型异质结Fe_(3)O_(4)@MoS_(2)@SDS光催化降解抗生素的研究 被引量:1
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作者 杨馨 李欣昊 王宏归 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期92-97,共6页
通过超声的方法将十二烷基硫酸钠(SDS)修饰至Fe_(3)O_(4)@MoS_(2)表面,得到Z型异质结Fe_(3)O_(4)@MoS_(2)@SDS光催化剂,考察了Fe_(3)O_(4)@MoS_(2)@SDS光催化降解四环素(TC)的降解率。结果表明,在光照2 h后,Fe_(3)O_(4)@MoS_(2)@SDS对T... 通过超声的方法将十二烷基硫酸钠(SDS)修饰至Fe_(3)O_(4)@MoS_(2)表面,得到Z型异质结Fe_(3)O_(4)@MoS_(2)@SDS光催化剂,考察了Fe_(3)O_(4)@MoS_(2)@SDS光催化降解四环素(TC)的降解率。结果表明,在光照2 h后,Fe_(3)O_(4)@MoS_(2)@SDS对TC的去除率达到89.7%,远高于Fe_(3)O_(4)@MoS_(2)(57.6%)、MoS_(2)(43.4%)、Fe_(3)O_(4)(26.7%);Fe_(3)O_(4)@MoS_(2)@SDS对TC的光降解过程符合一级动力学。在TC的光降解过程中h^(+)、·O_(2)^(-)、·OH活性自由基均发挥了作用,且h^(+)、·O_(2)^(-)在降解TC时起主要作用。Fe_(3)O_(4)@MoS_(2)@SDS属于Z型异质结,该结构有效加速了光生电子和h^(+)的转移和分离效率。 展开更多
关键词 Fe_(3)O_(4)@MoS_(2)@SDS Z型异质结 四环素(TC) 光催化
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MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)S型异质结的构建及光催化性能研究
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作者 马润东 郭雄 +3 位作者 施凯旋 安胜利 王瑞芬 郭瑞华 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1176-1182,共7页
制备高效稳定的光催化剂对于光催化技术的发展至关重要。本研究采用超声辅助沉积加低温煅烧的方法制备了2H相MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)S型异质结光催化剂(MGCD),并综合考察了材料的相结构、微观形貌、光吸收性能、X射线光电子能谱、电化学... 制备高效稳定的光催化剂对于光催化技术的发展至关重要。本研究采用超声辅助沉积加低温煅烧的方法制备了2H相MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)S型异质结光催化剂(MGCD),并综合考察了材料的相结构、微观形貌、光吸收性能、X射线光电子能谱、电化学交流阻抗和光电流等对光催化性能的影响。结果表明:经过超声辅助沉积-煅烧处理,MoS_(2)微米球发生破碎分散结合在g-C_(3)N_(4)纳米片层表面上并形成异质结。可见光下5%MGCD(添加5%MoS_(2))对罗丹明B(RhB)在20 min时的降解率达到了99%,且样品重复使用5次后对RhB的降解率仍能达到95.2%,表现出良好的光催化性能及稳定性。从内建电场形成的角度进一步分析表明,异质结中MoS_(2)与g-C_(3)N_(4)间耦合形成的内建电场引起的能带弯曲可以有效引导载流子的定向迁移,并促进光生载流子的分离,从而提高了光催化反应效率。异质结光催化剂的自由基捕获实验表明:O_(2)^(–)和·OH在催化降解RhB中是主要的活性物种,h^(+)的贡献次之。 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 MoS_(2) S型异质结 稳定性 光催化机理
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Influence of mass ratio and calcination temperature on physical and photoelectrochemical properties of ZnFe-layered double oxide/cobalt oxide heterojunction semiconductor for dye degradation applications 被引量:1
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作者 Yufei Zhang Junjie Zheng +9 位作者 Jiejie Nan Chengjie Gai Qian Shao Vignesh Murugadoss Srihari Maganti Nithesh Naik Hassan Algadi Mina Huang Ben Bin Xu Zhanhu Guo 《Particuology》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期141-155,共15页
A visible light-active photoelectrocatalyst,ZnFe-layered double oxide(LDO)/cobalt(II,III)oxide(Co_(3)O_(4))composites were obtained by calcining the Co loaded ZnFe-layered double hydroxide(LDH)prepared by a hydrotherm... A visible light-active photoelectrocatalyst,ZnFe-layered double oxide(LDO)/cobalt(II,III)oxide(Co_(3)O_(4))composites were obtained by calcining the Co loaded ZnFe-layered double hydroxide(LDH)prepared by a hydrothermal and microwave hydrothermal method.The morphological studies revealed that the ZnFe-LDO/Co_(3)O_(4) composites exhibited a flower-like structure comprising Co_(3)O_(4) nanowires and ZnFe-LDO nanosheets.Further,when the mass ratio of Co(NO_(3))_(2)·6H_(2)O/LDH was 1:1.8 and the calcination temperature was 550℃,the ZnFe-LDO/Co_(3)O_(4) composite exhibited 93.3%degradation efficiency for methylene blue(MB)at the applied voltage of 1.0 V under visible light after 3 h.Furthermore,the Mott-Schottky model experiments showed that the formation of a p-n heterojunction between ZnFe-LDO and Co_(3)O_(4) could effectively inhibit the recombination of electrons and holes in the photoelectrocatalytic process.Meanwhile,free radical scavenging experiments showed that the active radicals of⋅OH played an important role in the degradation of MB.Therefore,the photoelectrocatalytic effect of ZnFe-LDO/Co_(3)O_(4) provides a simple and effective strategy for the removal of organic pollutants. 展开更多
关键词 ZnFe-LDO/Co_(3)O_(4) PHOTOELECTROCATALYTIC p-n heterojunction Methylene blue
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