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Regulation of the photogenerated carrier transfer process during photoelectrochemical water splitting:A review
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作者 Yaping Zhang Yuyu Bu +1 位作者 Lin Wang Jin-Ping Ao 《Green Energy & Environment》 SCIE CSCD 2021年第4期479-495,共17页
Photoelectrochemical(PEC)water splitting is considered as an ideal technology to produce hydrogen.Photogenerated carrier migration is one of the most important roles in the whole process of PEC water splitting.It incl... Photoelectrochemical(PEC)water splitting is considered as an ideal technology to produce hydrogen.Photogenerated carrier migration is one of the most important roles in the whole process of PEC water splitting.It includes bulk transfer inside of the photoelectrode and the exchange at the solid-liquid interface.The energy barriers during the migration process lead to the dramatic recombination of photogenerated hot carrier and the reducing of their redox capacity.Thus,an applied bias voltage should be provided to overcome these energy barriers,which brings the additional loss of energy.Plentiful researches indicate that some methods for the regulation of photogenerated hot carrier,such as p-n junction,unique transfer nanochannel,tandem nanostructure and Z-Scheme transfer structure et al.,show great potential to achieve high-efficient PEC water overall splitting without any applied bias voltage.Up to now,many reviews have summarized and analyzed the methods to enhance the PEC or photocatalysis water splitting from the perspectives of materials,nanostructures and surface modification etc.However,few of them focus on the topic of photogenerated carrier transfer regulation,which is an important and urgent developing technique.For this reason,this review focuses on the regulation of photogenerated carriers generated by the photoelectrodes and summarizes different advanced methods for photogenerated carrier regulation developed in recent years.Some comments and outlooks are also provided at the end of this review. 展开更多
关键词 PEC water Splitting photogenerated carrier migration charge transfer regulation Energy band engineering Solid-liquid interface modification
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一例整合了三联吡啶钌和卟啉锌的金属-有机框架材料用于光催化二氧化碳还原全反应
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作者 陈慧滢 朱浩林 +1 位作者 廖培钦 陈小明 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第4期4-10,共7页
利用源源不断的太阳能,将CO_(2)和水转化为增值化学品,是缓解温室效应与能源危机的一种有前途的方法。由于催化体系中的不同功能性部分难以实现氧化与还原反应的耦合,使用水作为还原剂实现光催化CO_(2)还原是一项具有挑战性的工作。金... 利用源源不断的太阳能,将CO_(2)和水转化为增值化学品,是缓解温室效应与能源危机的一种有前途的方法。由于催化体系中的不同功能性部分难以实现氧化与还原反应的耦合,使用水作为还原剂实现光催化CO_(2)还原是一项具有挑战性的工作。金属有机框架(metal-organic framework,MOF)由于其较大的比表面积、多样化的活性位点和结构可调性,是CO_(2)光催化还原全反应的良好备选材料。本文中,我们首先整合了具有光活性的锌(Ⅱ)卟啉基元与联吡啶钌(Ⅱ)基元,构建了一种MOF光催化剂,记作PCN-224(Zn)-Bpy(Ru)。为了进行比较,还合成了两种仅具有锌(Ⅱ)卟啉或联吡啶钌(Ⅱ)基元的同构MOF,分别记作PCN-224(Zn)-Bpy和PCN-224-Bpy(Ru)。由测试结果可知,PCN-224(Zn)-Bpy(Ru)在乙腈和水混合溶液中表现出对CO_(2)还原可观的光催化活性(CO产率为7.6μmol·g^(-1)·h^(-1)),无需额外添加助催化剂、光敏剂或牺牲剂。通过质谱仪观测到^(13)CO(m/z=29)、^(13)C^(18)O(m/z=31)、^(16)O^(18)O(m/z=34)和^(18)O_(2)(m/z=36)信号,表明CO_(2)和H_(2)O分别作为CO和O_(2)的碳源和氧源,这进一步证实了光催化CO_(2)还原与H_(2)O氧化的耦合。然而,在相同条件下对PCN-224-Bpy(Ru)与PCN-224(Zn)-Bpy的光催化性能进行测试,CO产率分别仅为1.5与0μmol·g^(-1)·h^(-1)。机理研究表明,PCN-224(Zn)-Bpy(Ru)的最低未占据分子轨道(LUMO)电位比CO_(2)/CO的氧化还原电位更负,而最高占据分子轨道(HOMO)电位比H_(2)O/O_(2)的氧化还原电位更正,在热力学上满足了光催化CO_(2)还原全反应的要求。相比之下,不含联吡啶钌(Ⅱ)基元的PCN-224(Zn)-Bpy的HOMO电位更负于H_(2)O/O_(2)的氧化还原电位,这表明联吡啶钌(Ⅱ)基元在热力学上是光催化CO_(2)还原全反应所必需的。此外,光致发光光谱中,荧光几乎被PCN-224(Zn)-Bpy(Ru)猝灭,且平均光致发光寿命比PCN-224(Zn)-Bpy和PCN-224-Bpy(Ru)更长,这表明PCN-224中光生载流子的复合率较低。与PCN-224(Zn)-Bpy和PCN-224-Bpy(Ru)相比,PCN-224的光电流更高,这一现象也支持了中后者光生载流子的复合率较低这一结论。总而言之,在光催化CO_(2)还原过程中,锌卟啉(Ⅱ)配体既作为光敏单元,又作为CO_(2)还原活性位点,而联吡啶钌(Ⅱ)基元与锌(Ⅱ)卟啉基元的结合可以优化光催化剂的能带结构,进而促进光催化CO_(2)还原与H_(2)O氧化的耦合,从而实现了高效光催化CO_(2)还原全反应。 展开更多
关键词 金属有机框架 锌(Ⅱ)卟啉衍生物 联吡啶(Ⅱ)钌配合物 光生电荷 光催化CO_(2)还原
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Construction of charge transfer chain in Bi_(12)TiO_(20)-Bi_(4)Ti_(3)O_(12)/α-Bi_(2)O_(3)composites to accelerate photogenerated charge separation
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作者 Jincheng Yin Xuebing Chen +6 位作者 Guanna Li Dongxu Liu Chun Li Rengui Li Bingxing Xie Johannes H.Bitter Jing Zhang 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2023年第3期3730-3740,共11页
Photogenerated charge separation and transfer is one of the bottleneck steps in photocatalysis,and efficient charge separation strategies are strongly desired.Here,mimicking the electron transport chain in natural pho... Photogenerated charge separation and transfer is one of the bottleneck steps in photocatalysis,and efficient charge separation strategies are strongly desired.Here,mimicking the electron transport chain in natural photosynthesis,we report the design and fabrication of a charge transfer chain using bismuth-based semiconductor as a proof-of-concept.In view of the thermodynamic energy band positions and structural similarity based on the density functional theory(DFT)analysis,heterostructured combination ofα-Bi_(2)O_(3),perovskite-like Bi_(4)Ti_(3)O_(12),and sillenite Bi12TiO20 was designed for fabrication of charge transfer chain.By tuning the molar ratio of Bi and Ti precursors,the Bi_(4)Ti_(3)O_(12)and Bi12TiO20 particles were formed on the surface ofα-Bi_(2)O_(3)by an insitu transformation process,giving rise to Bi_(12)TiO_(20)-Bi_(4)Ti_(3)O_(12)/α-Bi_(2)O_(3)composites with charge transfer chain.We propose that the effective charge transfer is accomplished amongα-Bi_(2)O_(3),Bi12TiO20,and Bi_(4)Ti_(3)O_(12),which significantly improves the photogenerated charge separation and transfer,as indicated by photoluminescene,time-resolved photoluminescene,and electrochemical impedance spectra results.As expected,the Bi_(12)TiO_(20)-Bi_(4)Ti_(3)O_(12)/α-Bi_(2)O_(3)shows the superior photocatalytic activity for the degradation of environmental pollutants with high concentration.Even for the refractory pollutants like 4-chlorophenol,the optimal Bi_(12)TiO_(20)-Bi_(4)Ti_(3)O_(12)/α-Bi_(2)O_(3)composite shows 28 times higher than that ofα-Bi_(2)O_(3)for photocatalytic degradation,verifying the superiority of photogenerated charge transfer chain in photocatalysis.This work demonstrates the feasibility of the charge transfer chain strategy to boost the photogenerated charge separation,which is of great significance for designing energy and environmental-related materials in heterogonous photocatalysis. 展开更多
关键词 photogenerated charge separation charge transfer chain bismuth titanates bismuth oxides
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Mxene量子点增强磷掺杂氮化碳光催化降解污染物的性能 被引量:2
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作者 田红丽 郭燕 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2023年第1期123-134,共12页
为了提高石墨相氮化碳的光催化性能,在合成磷掺杂氮化碳和Mxene量子点的基础上,构建具有0D-2D复合结构的Mxene/P-C_(3)N_(4)复合光催化剂。采用XRD、IR、TEM、AFM、BET、XPS、吸收光谱等技术对Mxene/P-C_(3)N_(4)的结构进行了分析,并详... 为了提高石墨相氮化碳的光催化性能,在合成磷掺杂氮化碳和Mxene量子点的基础上,构建具有0D-2D复合结构的Mxene/P-C_(3)N_(4)复合光催化剂。采用XRD、IR、TEM、AFM、BET、XPS、吸收光谱等技术对Mxene/P-C_(3)N_(4)的结构进行了分析,并详细评估了它们在可见光下光催化降解污水的性能,包括降解有机染料茜素红、降解抗生素盐酸四环素和还原重金属离子Cr(VI)。结果表明,磷的掺杂可以拓宽氮化碳的光吸收范围、降低其禁带宽度;Mxene量子点的负载不仅可以增加比表面积,还能有效抑制光生载流子的复合,促进光生载流子在界面处的分离和传输。磷和Mxene量子点的协同作用可以显著增强氮化碳的光催化性能。当磷的掺杂量为2%、Mxene量子点的负载量为5%时,得到的M5/PCN复合光催化剂表现出最好的光催化性能,60 min将初始浓度20 mg/L的茜素红降解94%,表观一级反应速率常数为0.0475 min^(-1),分别是C_(3)N_(4)和P-C_(3)N_(4)的6.8和2.9倍;100 min将初始浓度20 mg/L的盐酸四环素降解88%,表观一级反应速率常数为0.0209min^(-1),分别是C_(3)N_(4)和P-C_(3)N_(4)的4.4和2.8倍;80 min将初始浓度20 mg/L的Cr(VI)还原85%,表观一级反应速率常数为0.0234 min^(-1),分别是C_(3)N_(4)和P-C_(3)N_(4)的6.3和2.6倍。 展开更多
关键词 光催化降解污水 Mxene量子点 磷掺杂氮化碳 光生载流子分离效率 比表面积
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AuCu和石墨烯助催化剂协同增强氮化碳的光催化性能
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作者 吕佳 武烈 张峰 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2023年第12期2897-2907,共11页
在热解法合成石墨相C_(3)N_(4)的基础上,先后采用溶剂热法和共沉淀法将石墨烯和AuCu双金属纳米颗粒负载到C_(3)N_(4)表面,得到AuCu/石墨烯/C_(3)N_(4)复合光催化剂。采用XRD、IR、BET、TEM、XPS、Absorption、PL、电化学等技术对AuCu/... 在热解法合成石墨相C_(3)N_(4)的基础上,先后采用溶剂热法和共沉淀法将石墨烯和AuCu双金属纳米颗粒负载到C_(3)N_(4)表面,得到AuCu/石墨烯/C_(3)N_(4)复合光催化剂。采用XRD、IR、BET、TEM、XPS、Absorption、PL、电化学等技术对AuCu/石墨烯/C_(3)N_(4)的结构进行分析,并详细评估其在可见光下分解水制氢和还原CO_(2)的性能。石墨烯的负载可以增加材料的比表面积,促进光生电荷的迁移。AuCu双金属以合金的形式负载于石墨烯/C_(3)N_(4)表面,平均粒径3.7nm。纳米Au的表面等离共振效应能拓宽材料的光谱吸收范围,而第二金属Cu的引入能加速光生电子的分离和传输。因此,石墨烯和AuCu双助催化剂的负载能显著增强C_(3)N_(4)的光催化性能。当AuCu的原子比为3:2、AuCu和石墨烯的负载量分别为0.5和1wt%时,得到的Au_(3)Cu_(2)/GC复合光催化剂表现出最佳的光催化性能,其分解水制氢的速率达到324.8μmol/h,光催化还原CO_(2)制取CH_(4)的活性和选择性分别为36.1μmol/hg和91.3%,并表现出良好的光催化稳定性。 展开更多
关键词 AuCu/石墨烯/C_(3)N_(4) 表面等离共振效应 光解水 CO_(2)还原 光生载流子分离
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超细AuPd纳米合金增强ZnIn_(2)S_(4)降解石化废水的性能 被引量:1
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作者 陈楚晓 郝京华 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2023年第5期1185-1194,共10页
为了增强ZnIn_(2)S_(4)光催化降解石化污水的性能,将AuPd双金属助催化剂沉积到ZnIn_(2)S_(4)表面,合成了不同AuPd比例的AuPd/ZnIn_(2)S_(4)复合光催化剂。采用XRD、BET、SEM、TEM、XPS、电化学测试等技术对AuPd/ZnIn_(2)S_(4)的结构进... 为了增强ZnIn_(2)S_(4)光催化降解石化污水的性能,将AuPd双金属助催化剂沉积到ZnIn_(2)S_(4)表面,合成了不同AuPd比例的AuPd/ZnIn_(2)S_(4)复合光催化剂。采用XRD、BET、SEM、TEM、XPS、电化学测试等技术对AuPd/ZnIn_(2)S_(4)的结构进行了详细的表征。AuPd超细纳米合金的负载,不仅可以为光催化反应提供更多的热电子参与反应,还能有效促进光生载流子的分离和传输。以苯胺作为模型化合物考察了AuPd/ZnIn_(2)S_(4)光催化降解石化污水的性能。当Au与Pd的质量比为4∶6时,得到的复合光催化剂表现出最佳的光催化性能和良好的光催化稳定性。经过120 min的反应,可以将初始浓度100 ppm的苯胺降解98.4%,苯胺相应的一级反应速率常数为0.0342 min-1,分别是在ZnIn_(2)S_(4)、Pd/ZnIn_(2)S_(4)和Au/ZnIn_(2)S_(4)表面的10.6、5.5和3.7倍。研究了溶液的pH值、苯胺的初始浓度、光催化剂的浓度和不同的牺牲试剂对光催化降解苯胺性能的影响,并考察了AuPd/ZnIn_(2)S_(4)光催化降解真实石化污水的性能。 展开更多
关键词 AuPd超细纳米合金 ZnIn_(2)S_(4) 光催化降解石化污水 苯胺 载流子分离效率
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Significantly influenced photocatalytic performance for H_(2)O_(2)generation over ultrathin g-C_(3)N_(4)through regulating the migration orientation of photogenerated charge carriers 被引量:3
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作者 Xinxia He Hongyan Shang +5 位作者 Chuan Wang Le Chen Zehan Gong Jun Wang Shilin Zhao Jun Ma 《Chinese Chemical Letters》 SCIE CAS CSCD 2021年第11期3377-3381,共5页
H_(2)O_(2)has been widely applied in the fields of chemical synthesis,medical sterilization,pollutant removal,etc.,due to its strong oxidizing property and the avoidable secondary pollution.Despite of the enhanced per... H_(2)O_(2)has been widely applied in the fields of chemical synthesis,medical sterilization,pollutant removal,etc.,due to its strong oxidizing property and the avoidable secondary pollution.Despite of the enhanced performance for H_(2)O_(2)generation over g-C_(3)N_(4)semiconductors through promoting the separation of photo-generated charge carriers,the effect of migration orientation of charge carriers is still ambiguous.For this emotion,surface modification of g-C_(3)N_(4)was employed to adjust the migration orientation of charge carriers,in order to investigate systematically its effect on the performance of H_(2)O_(2)generation.It was found that ultrathin g-C_(3)N_(4)(UCN)modified by boron nitride(BN),as an effective hole-attract agent,demonstrated a significantly enhanced performance.Particularly,for the optimum UCN/BN-40%catalyst,4.0-fold higher yield of H_(2)O_(2)was obtained in comparison with the pristine UCN.As comparison,UCN modified by carbon dust demonstrated a completely opposite tendency.The remarkably improved performance over UCN/BN was ascribed to the fact that more photo-generated electrons were remained inside of triazine structure of g-C_(3)N_(4),leading to the formation of larger amount of 1,4-endoxide.It is anticipated that our work could provide new insights for the design of photocatalyst with significantly improved performance for H_(2)O_(2)generation. 展开更多
关键词 Ultra-thin g-C_(3)N_(4) Photocatalytic H_(2)O_(2)production photogenerated charge carriers Migration orientation
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ZnIn_(2)S_(4)/MOF-808微球结构S型异质结光催化剂的制备及其光还原CO_(2)性能研究
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作者 宋明明 宋相海 +2 位作者 刘鑫 周伟强 霍鹏伟 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第8期180-192,共13页
近年来,能源过度消耗导致的温室效应引起人们广泛关注.通过不同半导体材料间能带交错排列构建异质结,用于将CO_(2)转化为高附加值产品是解决该问题的可行方法之一.其中, S型异质结的还原型光催化剂与氧化型光催化剂具有交错带结构,使各... 近年来,能源过度消耗导致的温室效应引起人们广泛关注.通过不同半导体材料间能带交错排列构建异质结,用于将CO_(2)转化为高附加值产品是解决该问题的可行方法之一.其中, S型异质结的还原型光催化剂与氧化型光催化剂具有交错带结构,使各自存在的弱空穴与弱电子复合,极大提高光生载流子的透过率和电荷利用率,有效实现强电子-空穴对分离.在半导体中,ZnIn_(2)S_(4)由于能带结构适当、可见光响应范围广和化学性质稳定等优点,在CO_(2)减排领域表现出较好的性能.但其光吸收能力低、光生载流子分离效率低和光生电子的迁移过程缓慢,这些缺点导致单一ZnIn_(2)S_(4)在光催化领域的应用受限.在S前半导体研究中,MOF-808制备方法简单、比表面积大以及框架结构稳定,是一种理想的催化材料.因此,本文利用MOF-808与ZnIn_(2)S_(4)偶联形成合适的交错带结构,构建S型异质结以提高光催化CO_(2)还原活性.本文采用原位合成法设计由三维花球ZnIn_(2)S_(4)和八面体MOF-808组成的阶跃式异质结(S型异质结).通过调控反应温度与时间设计不同尺寸的ZnIn_(2)S_(4)微球,并探索制备条件对光催化CO_(2)还原活性的影响.结果表明,当ZnIn_(2)S_(4)微球直径为6μm时,与MOF-808偶联所构建的复合光催化剂的CO_(2)还原活性最高.并且通过调控MOF-808比例,制备的S型异质结ZM6-15%光催化剂的CO产率在辐照4 h后达到8.21μmol g^(-1)h^(-1),分为别MOF-808 (1.03μmol g^(-1)h^(-1))和ZnIn_(2)S_(4)(0.84μmol g-1h-1)的8倍和10倍左右,明显提高了光催化CO_(2)还原性能.X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和X射线光电子能谱(XPS)等研究结果表明,ZnIn_(2)S_(4)微球表面被MOF-808八面体粘附,这种紧密粘附的结构有利于ZnIn_(2)S_(4)与MOF-808之间载流子的转移和分离,从而提高光催化CO_(2)的还原效果.此外,电子顺磁共振和紫外光电子能谱等测试结果表明ZnIn_(2)S_(4)中存在弱空穴,MOF-808中存在弱电子.在光照下,光生电子通过界面接触快速从MOF-808导带中迁移到ZnIn_(2)S_(4)价带中并被消耗,为光生电子提供快速传输途径,提高了电子利用率.最终,MOF-808中存在光生空穴具有最高的氧化能力,ZnIn_(2)S_(4)中存在光生电子具有最高的还原能力.原位XPS测试与密度泛函理论计算结果进一步证明了ZnIn_(2)S_(4)与MOF-808之间的S型电荷转移机制.原位红外技术分析结果表明,S型异质结ZnIn_(2)S_(4)/MOF-808光催化剂通过Carbene途径将CO_(2)光催化还原为CO (CO—→CO_(2)*→COOH*→CO*→CO).综上,本文为合理设计S型异质结光催化剂,以实现高效光催化CO_(2)还原活性提供了新思路. 展开更多
关键词 S型异质结 形态作用 光催化CO_(2)还原 光生电子与空穴 电荷转移机制
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Impact of photogenerated charge behaviors on luminescence of Eu^(3+) -incorporated microporous titanosilicate ETS-10 被引量:1
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作者 GUO XingXing WEI Xiao +2 位作者 WANG KaiXue WANG JingFeng CHEN JieSheng 《Science China Chemistry》 SCIE EI CAS 2013年第4期428-434,共7页
A series of Eu3+ -incorporated ETS-10 samples were successfully prepared based on the traditional ion exchange method. The relationship between photogenerated charge behaviors and luminescent properties has been inves... A series of Eu3+ -incorporated ETS-10 samples were successfully prepared based on the traditional ion exchange method. The relationship between photogenerated charge behaviors and luminescent properties has been investigated in detail. It has been demonstrated that as a result of the charge transfer from the titanate quantum wires to Eu3+ crystal field states, the host matrix ETS-10 functions as the sensitizer of Eu3+ to enhance the red luminescence, while Eu3+ cations contribute to the recombination of photogenerated charges. The behavior of photogenerated charges has significant impact on the luminescent properties of Eu3+ -incorporated ETS-10 materials. 展开更多
关键词 电荷转移 发光性能 铕离子 钛硅分子筛 行为 光生 注册 微孔
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高效光催化材料的设计与制备 被引量:15
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作者 王泽岩 黄柏标 戴瑛 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期7-16,共10页
光催化技术是解决能源短缺和环境污染问题的最有效解决途径之一,近期引起了世界各国科学家们的广泛关注。然而,目前光催化材料较低的转化效率,严重制约了光催化技术的进一步发展和实际应用。因此,设计和制备新型高效光催化材料具有重要... 光催化技术是解决能源短缺和环境污染问题的最有效解决途径之一,近期引起了世界各国科学家们的广泛关注。然而,目前光催化材料较低的转化效率,严重制约了光催化技术的进一步发展和实际应用。因此,设计和制备新型高效光催化材料具有重要意义。我们基于材料晶体结构设计,并结合材料微结构调控和制备技术,从拓展光催化材料的光吸收范围和提高光生载流子分离效率两个制约光催化效率的最主要问题入手,提出了一些新型高效光催化材料的设计理论和制备方法。主要围绕表面等离子体光催化材料、红外光催化材料、极性光催化材料等几种新型光催化材料,对材料设计理论、制备方法、结构与性能之间的关系及光催化微观机理几个方面进行了详细讨论。 展开更多
关键词 光催化 光吸收 载流子分离 材料设计与制备
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纳米TiO_2的光生电荷迁移特性研究 被引量:9
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作者 李子亨 王德军 +2 位作者 王平 魏霄 张清林 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2005年第3期310-314,共5页
利用场诱导光电压谱(简称FISPS)和瞬态光伏(简称TPV)技术研究了TiO2的光生电荷的产生和传输机制.发现光生电荷在体块TiO2上的迁移机制不同于在纳米TiO2上的迁移机制,也不同于在结界面空间电荷区的迁移机制.400℃处理的TiO2颗粒表面具有... 利用场诱导光电压谱(简称FISPS)和瞬态光伏(简称TPV)技术研究了TiO2的光生电荷的产生和传输机制.发现光生电荷在体块TiO2上的迁移机制不同于在纳米TiO2上的迁移机制,也不同于在结界面空间电荷区的迁移机制.400℃处理的TiO2颗粒表面具有大量的表面态,光生电荷被表面态捕获-释放机制控制着光伏行为的过程是慢过程.800℃处理的TiO2已经形成了完整的能带结构,光伏响应除了表现带-带跃迁外,还有一个在带边的自由激子带,光生电荷被表面自建场驱动进行传递的过程是快过程.600℃处理的TiO2混晶由锐钛矿型和金红石型两种构型组成,在两相之间存在着较低势垒的结界面.它的光伏响应受控于两种机制:光生电荷在两相间结界面空间电荷区的传输和在表面自建场驱动下的传输.当激发光强较小时,界面空间电荷区的光生电子由于积累的浓度较小而不能隧穿过结界面,这种场助隧穿只有在外场作用下才能发生. 展开更多
关键词 表面光伏 瞬态光伏 光生电荷传输 体相 界面 自建场 场助隧穿
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共轭聚合物薄膜中光生载流子的产生及输运机制 被引量:3
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作者 李宏建 彭景翠 +1 位作者 许雪梅 夏辉 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2001年第4期329-332,共4页
对共轭聚合物光生载流子的产生机制进行了初步探讨,分析了由最初产生的电子空穴对经过晶格驰豫之后形成极化子激子的热离化过程,认为同一链上的激子会迅速复合,只有链间激子对光电流作出贡献 .研究了共轭聚合物中载流子的输运机... 对共轭聚合物光生载流子的产生机制进行了初步探讨,分析了由最初产生的电子空穴对经过晶格驰豫之后形成极化子激子的热离化过程,认为同一链上的激子会迅速复合,只有链间激子对光电流作出贡献 .研究了共轭聚合物中载流子的输运机制,导出了共聚物的电导率公式,其计算值与实验结果符合,我们认为是极化子的链间跃迁实现了整个共聚物的电导和光致发光,较好地解释了实验事实 . 展开更多
关键词 光生载流子 热离化 链间激子 链间跃迁 共轭聚合物薄膜 产生机制 发光 电子-空穴对 输运机制
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强度调制光电流谱研究TiO_2悬浮体系光催化机理 被引量:8
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作者 尹峰 林原 +1 位作者 林瑞峰 肖绪瑞 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2002年第1期21-25,共5页
用强度调制光电流谱在光电化学电池中研究TiO2粒子悬浮液体系中的光催化反应机理,将强度按正弦变化的调制光照射TiO2粒子悬浮液,产生随频率变化的光电流响应,收集在Pt电极上,得到了光电流响应复数平面图,其上半圆和下半圆分别代表光生... 用强度调制光电流谱在光电化学电池中研究TiO2粒子悬浮液体系中的光催化反应机理,将强度按正弦变化的调制光照射TiO2粒子悬浮液,产生随频率变化的光电流响应,收集在Pt电极上,得到了光电流响应复数平面图,其上半圆和下半圆分别代表光生空穴和光生电子的阴极还原和阳极氧化反应过程.根据阴极和阳极光电流的幅度及上下半圆的特征频率分析讨论了光催化反应的机理及外加电压和H2O2添加物的影响. 展开更多
关键词 强度调制光电流谱 TiO2粒子悬浮液 光催化 光电荷 阴极电流 阴极电流 环境污染物 降解 光电化学电池
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ZnO/BiVO_4-V_2O_5异质结构光生电荷性质及可见光下表面光电流行为 被引量:4
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作者 张宇 林申 +1 位作者 张钰 宋溪明 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2399-2404,共6页
利用水热法合成了花状和球状ZnO微纳材料,并与硝酸铋和偏钒酸铵溶液体系反应构筑了ZnO/BiVO4-V2O5复合体系.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及X射线衍射(XRD)对材料进行了系统的表征.利用表面光伏(SPV)、表面光电流(SPC)... 利用水热法合成了花状和球状ZnO微纳材料,并与硝酸铋和偏钒酸铵溶液体系反应构筑了ZnO/BiVO4-V2O5复合体系.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及X射线衍射(XRD)对材料进行了系统的表征.利用表面光伏(SPV)、表面光电流(SPC)和瞬态光伏(TPV)技术研究了ZnO/BiVO4-V2O5表面光生电荷的产生和传输机制.结果显示该复合材料在可见区产生了良好的光电响应,获得了较高的光生载流子的分离效率,光生电荷的寿命也同时增加.在单色弱可见光(波长500 nm)照射下,复合材料产生良好重复性的表面光电流响应. 展开更多
关键词 异质结构 表面光电流 表面光伏 瞬态光伏 光生电荷
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氧化锌基阵列染料敏化太阳能电池研究进展 被引量:1
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作者 邵艳秋 于平 +2 位作者 郑友进 王丽杰 王星月 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2019年第10期1967-1975,共9页
ZnO基染料敏化太阳能电池(DSSCs)因其成本低、光电转换效率稳定、制备工艺简单且易于大规模生产等优势成为研究的热点。本文从形貌结构和优化方案两方面总结了近期ZnO阵列光阳极在DSSCs中的研究进展。通过分析不同形貌结构的ZnO阵列的... ZnO基染料敏化太阳能电池(DSSCs)因其成本低、光电转换效率稳定、制备工艺简单且易于大规模生产等优势成为研究的热点。本文从形貌结构和优化方案两方面总结了近期ZnO阵列光阳极在DSSCs中的研究进展。通过分析不同形貌结构的ZnO阵列的优势和缺点来解释其对DSSCs影响的机理;通过总结ZnO阵列相关的掺杂、构筑异质结等优化方案获得了提高DSSCs光电转换效率的信息,为进一步提高DSSCs电池效率提供指导。 展开更多
关键词 ZnO阵列 DSSCS 光生电荷载流子 光电转换效率
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VOCs诱导TiO_2光生载流子的分离
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作者 高俊贤 吕金泽 李激 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2509-2514,共6页
气体分子直接影响光生载流子的分离行为,进而影响光催化降解挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的效率.本研究以甲苯、环己烷和甲基环己烷为VOCs代表,采用气氛表面光电压谱仪研究VOCs和氧气-VOCs气氛条件下锐钛矿TiO_2光生... 气体分子直接影响光生载流子的分离行为,进而影响光催化降解挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的效率.本研究以甲苯、环己烷和甲基环己烷为VOCs代表,采用气氛表面光电压谱仪研究VOCs和氧气-VOCs气氛条件下锐钛矿TiO_2光生载流子的传输行为.实验结果表明:VOCs可增强锐钛矿TiO_2可见光区域光生载流子的分离,其中甲苯的增强作用显著强于环己烷和甲基环己烷.3种VOCs对带带跃迁光生载流子分离效率的影响均不显著,但与氧气共存则均能显著提高光生载流子的分离效率,提高的趋势为:甲苯>甲基环己烷>环己烷. 展开更多
关键词 锐钛矿 VOCS 光生载流子 表面光电压
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石墨烯在光生电荷分离与传输机制中的作用
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作者 赵涛涛 赵高峰 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第4期87-91,96,共6页
基于不同质量分数(0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%和2.4%)还原氧化石墨烯(RGO),合成了Cu-_4Bi_4S_9(CBS)与RGO复合体系(CBS-RGO),并制备了Zn_2SnO_4/Cu_4Bi_4S_9(ZTO/CBS)、Zn_2SnO_4/Cu_4Bi_4S_9-RGO(ZTO/CBS-RGO)两类异质结以及体相异... 基于不同质量分数(0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%和2.4%)还原氧化石墨烯(RGO),合成了Cu-_4Bi_4S_9(CBS)与RGO复合体系(CBS-RGO),并制备了Zn_2SnO_4/Cu_4Bi_4S_9(ZTO/CBS)、Zn_2SnO_4/Cu_4Bi_4S_9-RGO(ZTO/CBS-RGO)两类异质结以及体相异质结太阳能电池。对于CBS-RGO,随着RGO质量分数从0.4%增加到1.6%,其光伏响应逐渐增强,当RGO质量分数超过1.6%时,其光伏响应逐渐减弱。表面光电压谱测试结果表明:ZTO/CBS-RGO呈现出优于ZTO/CBS的光伏响应;在正外电场诱导下,ZTO/CBS-RGO仍然具有优于ZTO/CBS的光伏响应。此外,ZTO/CBS和ZTO/CBS-RGO两类体相异质结太阳能电池最高光电转换效率分别为1.2%和2.8%,表明复合RGO可有效提高光生电荷分离效率。 展开更多
关键词 光伏响应 异质结 光生电荷分离 光电转换效率
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金红石相TiO_2纳米棒的氢化处理及其光催化活性 被引量:7
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作者 崔海琴 井立强 +1 位作者 谢明政 李志君 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1903-1908,共6页
以钛酸四丁酯为钛源,通过盐酸调制的水热法制备出了具有棒状结构的金红石相纳米TiO2,并进一步进行高温氢化处理.采用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外-可见-近红外漫反射(UV-Vis-NIR DRS),电子顺磁共振(EPR)和表面光伏(SPS)等测试手... 以钛酸四丁酯为钛源,通过盐酸调制的水热法制备出了具有棒状结构的金红石相纳米TiO2,并进一步进行高温氢化处理.采用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外-可见-近红外漫反射(UV-Vis-NIR DRS),电子顺磁共振(EPR)和表面光伏(SPS)等测试手段对样品进行表征,以气相乙醛和液相苯酚为目标污染物考察催化剂的光催化活性.结果表明:随着高温氢化处理时间的延长,TiO2样品的可见光吸收逐渐增强,其颜色逐渐由白色转变成灰色,这主要与引入的Ti3+/氧空位缺陷有关.表面光电压谱和羟基自由基测试表明,适当时间的氢化处理有利于光生电荷的分离.在光催化氧化降解气相乙醛和液相苯酚过程中,经适当时间氢化处理的样品表现出高的可见光催化活性.并且可见光催化活性的规律与紫外光下的是一致的.这是因为氢化处理后在导带底下方引入了缺陷能级,拓展了可见光响应.过度的氢化处理会在TiO2导带下方引入较低的缺陷能级,使光生电荷的复合加剧,导致光催化活性降低. 展开更多
关键词 TIO2 氢化处理 缺陷 光生电荷分离 光催化
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TiO_2/Au纳米棒阵列的制备及其光催化性能(英文) 被引量:5
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作者 路莹 陈硕 +1 位作者 全燮 于洪涛 《催化学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1838-1843,共6页
采用电沉积和旋转涂膜相结合的方法成功制备了高度有序的TiO2/Au纳米棒阵列催化剂.扫描电镜和透射电镜结果表明,TiO2薄膜均匀地包覆在Au纳米棒的表面,形成核壳型的一维阵列结构.X射线衍射分析表明所获得TiO2为(101)晶面优先生长的锐... 采用电沉积和旋转涂膜相结合的方法成功制备了高度有序的TiO2/Au纳米棒阵列催化剂.扫描电镜和透射电镜结果表明,TiO2薄膜均匀地包覆在Au纳米棒的表面,形成核壳型的一维阵列结构.X射线衍射分析表明所获得TiO2为(101)晶面优先生长的锐钛矿晶相.紫外-可见漫反射光谱显示,由于Au和TiO2间肖特基结的存在造成吸收红移,Au纳米棒表面的等离子共振效应导致400~800nm间出现吸收峰.在紫外光催化降解罗丹明B反应中,TiO2/Au纳米棒阵列催化剂表现出优异的催化活性,其动力学常数分别为TiO2和TiO2/Au膜的2.0和1.3倍.这主要归结于Au与TiO2间的肖特基结和一维阵列结构所带来的大的比表面积、宽的光响应范围和有效的光生载流子分离与传递. 展开更多
关键词 二氧化钛 金纳米棒阵列 肖特基结 光生载流子分离 光生载流子迁移 光催化活性
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氮掺杂石墨烯与g-C3N4二维异质体对纳米Fe2O3光催化剂的复合改性 被引量:7
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作者 王金双 秦川丽 +4 位作者 王虹涧 李佳栋 张旭良 陈双影 井立强 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期246-251,共6页
使用相分离的水解-溶剂热法制备了α-Fe_2O_3纳米粒子,通过简单的湿化学法实现了质量分数为3%的石墨烯、氮掺杂石墨烯和g-C_3N_43种二维异质体对纳米α-Fe_2O_3的复合改性,并比较了3种二维异质体对α-Fe_2O_3光催化活性的影响.结果表明... 使用相分离的水解-溶剂热法制备了α-Fe_2O_3纳米粒子,通过简单的湿化学法实现了质量分数为3%的石墨烯、氮掺杂石墨烯和g-C_3N_43种二维异质体对纳米α-Fe_2O_3的复合改性,并比较了3种二维异质体对α-Fe_2O_3光催化活性的影响.结果表明,在光催化还原二氧化碳和降解液相苯酚过程中,二维异质体的复合均提高了纳米α-Fe_2O_3的光催化活性,氮掺杂石墨烯对α-Fe_2O_3的改性效果优于石墨烯,其中g-C_3N_4对α-Fe_2O_3的改性效果最优.通过表面光电压谱、光电化学及羟基自由基等测试,确认二维异质体的复合改性主要通过促进纳米α-Fe_2O_3的光生电荷分离和提高活性中间组分(羟基自由基)的含量提高纳米α-Fe_2O_3的光催化活性. 展开更多
关键词 纳米Α-FE2O3 二维异质体复合改性 光生电荷分离 二氧化碳还原 污染物降解
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