哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
在溶液法合成Cs3Bi2I9前驱体溶液的基础上，采用添加BiI3修饰Cs3Bi2I9溶液的方法后得到Cs3Bi2I9/BiI3薄膜并制备出具有自供能特性的Cs3Bi2I9/BiI3薄膜光电化学型探测器。结果表明，添加的BiI3以第二相形式存在于Cs3Bi2I9薄膜中，形成两相混合结构。在紫外光（365 nm）单色光照射下，Cs3Bi2I9/BiI3探测器的开关比达到3 198，响应度和探测率分别为2.85×10-3 A/W和3.77×1010 Jones。在绿光（530 nm）单色光照射下，Cs3Bi2I9/BiI3探测器的开关比达到1 172，响应度和探测率分别为6.9×10-4 A/W和1.76×1010 Jones，同时展现出红光波段（625 nm）的良好响应。相较于Cs3Bi2I9探测器，Cs3Bi2I9/BiI3器件探测性能均有大幅度提高，归因于BiI3对非辐射缺陷的钝化作用。本工作首次尝试将Cs3Bi2I9应用在光电化学型结构探测器中，通过BiI3的修饰成功提高了器件性能，为低毒铋基钙钛矿的光电探测应用性能提升提供了新思路。
Cs3Bi2I9 光电化学型探测器 自供能探测 BiI3 第二相 Cs3Bi2I9 photoelectrochemical detectors self-powered detection BiI3 second phase 
Author Affiliations
Abstract
1 Harvard Medical School, Boston, Massachusetts, United States
2 Massachusetts General Hospital, Wellman Center for Photomedicine, Boston, Massachusetts, United States
3 Massachusetts Institute of Technology, Harvard-MIT Health Sciences and Technology, Cambridge, Massachusetts, United States
Micro- and nanodisk lasers have emerged as promising optical sources and probes for on-chip and free-space applications. However, the randomness in disk diameter introduced by standard nanofabrication makes it challenging to obtain deterministic wavelengths. To address this, we developed a photoelectrochemical (PEC) etching-based technique that enables us to precisely tune the lasing wavelength with subnanometer accuracy. We examined the PEC mechanism and compound semiconductor etching rate in diluted sulfuric acid solution. Using this technique, we produced microlasers on a chip and isolated particles with distinct lasing wavelengths. These precisely tuned disk lasers were then used to tag cells in culture. Our results demonstrate that this scalable technique can be used to produce groups of lasers with precise emission wavelengths for various nanophotonic and biomedical applications.
microdisk lasers semiconductor precision lasing photoelectrochemical etching laser particle nanophotonics Advanced Photonics
2023, 5(5): 056004
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Functional Nano and Soft Materials (FUNSOM), Jiangsu Key Laboratory for Carbon-Based Functional Materials and Devices, Soochow University, 199 Ren’ai Road, Suzhou, Jiangsu 215123, People’s Republic of China
2 Macao Institute of Materials Science and Engineering (MIMSE), MUST-SUDA Joint Research Center for Advanced Functional Materials, Macau University of Science and Technology, Taipa, Macao 999078, People’s Republic of China
Carbon dots (CDs), as a unique zero-dimensional member of carbon materials, have attracted numerous attentions for their potential applications in optoelectronic, biological, and energy related fields. Recently, CDs as catalysts for energy conversion reactions under multi-physical conditions such as light and/or electricity have grown into a research frontier due to their advantages of high visible light utilization, fast migration of charge carriers, efficient surface redox reactions and good electrical conductivity. In this review, we summarize the fabrication methods of CDs and corresponding CD nanocomposites, including the strategies of surface modification and heteroatom doping. The properties of CDs that concerned to the photo- and electro-catalysis are highlighted and detailed corresponding applications are listed. More importantly, as new non-contact detection technologies, transient photo-induced voltage/current have been developed to detect and study the charge transfer kinetics, which can sensitively reflect the complex electron separation and transfer behavior in photo-/electro-catalysts. The development and application of the techniques are reviewed. Finally, we discuss and outline the major challenges and opportunities for future CD-based catalysts, and the needs and expectations for the development of novel characterization technologies.
carbon dots photoelectrochemical properties photocatalysis electrocatalysis transient photo-induced voltage transient photo-induced current References International Journal of Extreme Manufacturing
2022, 4(4): 042001
1 中广核工程有限公司核电安全监控技术与装备国家重点实验室，广东 深圳，518172
2 上海大学 材料科学与工程学院，上海 200072
3 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料和探测器实验室，上海 200083
4 杨浦区市东医院 重症监护科室，上海 200438
5 苏州科技大学 物理科学与技术学院，江苏 苏州 215009
6 上海大学（浙江）高端装备基础件材料研究院，浙江 嘉善314113
采用溅射法制备了n型碲化镉薄膜。研究了不同沉积时间制备的n型碲化镉薄膜的形貌、结构和光学性质，以及薄膜厚度和退火工艺对n型碲化镉薄膜光电化学特性的影响。实验结果表明，溅射时间为25 min的碲化镉薄膜具有较好的PEC性能。退火工艺可以提高沉积的n型碲化镉薄膜的光电化学性能。当用饱和氯化镉溶液涂覆碲化镉薄膜并在真空中400 ℃退火时，n型碲化镉薄膜的光电化学性能最佳，光电流达到301 μA/cm2。
碲化镉 溅射 光电化学 退火 CdTe sputtering photoelectrochemical annealing
本研究针对α-Fe2O3中空穴迁移距离短(2~4 nm)和水氧化动力学缓慢的问题, 通过钯催化氧化法构筑了有序氧空位掺杂的一维α-Fe2O3纳米带(α-Fe2O3 NBs)阵列, 以提高光电催化分解水产氢性能。采用不同表征方法对光阳极进行形貌、结构分析。结果表明：一维α-Fe2O3 NBs表面形成了有序氧空位, 周期为1.48 nm, 对应于10倍的(11ˉ2)晶面间距。光电化学及产氢性能表明：α-Fe2O3 NBs起始电位为0.587 V (vs. RHE), 在1.6 V (vs. RHE)时光电流密度为3.3 mA·cm-2, 产氢速率达29.46 μmol·cm-2·h-1。这归因于引入有序氧空位提高了载流子密度, 促进了空穴的分离传输, 并作为表面活性位点, 促使表面水氧化反应加速进行。
α-Fe2O3 有序氧空位 光电催化 水氧化 α-Fe2O3 ordered oxygen vacancies photoelectrochemical water oxidation
1 中国石油大学(华东)1. 理学院
2 材料科学与工程学院, 青岛 266580
通过模板法制备钒酸铋(BiVO4)薄膜, 用溶胶-凝胶法制备铁电材料铁酸铋(BiFeO3)并对BiVO4进行修饰, 以半导体复合的方式提高BiVO4的光电化学性能。电化学测试结果表明, 经BiFeO3修饰后, BiVO4薄膜的光电化学性能有所提高, 其中经BiFeO3旋涂5次后的BiVO4薄膜具有最优的光电化学性能, 光电流密度达到0.72 mA·cm-2, 较未修饰样品提高了67.4%。利用外场极化调节能带弯曲可以显著地提高BiVO4/nBiFeO3铁电复合物的光电化学性能, 复合物经正极化20 V电压处理后的光电流密度最高为0.91 mA·cm-2, 比BiVO4薄膜提升了1倍以上, 具有良好的光电化学性能。BiFeO3与BiVO4复合后有利于形成异质结, 促进光生电子、光生空穴的产生与分离, 并且外场极化调节能带弯曲使光生电荷加速转移, 是铁电复合物光电化学性能提高的主要原因。
BiVO4 BiFeO3 铁电复合材料 光电化学性能 BiVO4 BiFeO3 ferroelectric composite material photoelectrochemical property
采用水热法制备(001)晶面裸露的TiO2纳米片阵列薄膜, 并采用水热法进行CdS纳米颗粒复合, 探讨不同水热反应时长对复合薄膜结构及性能的影响。为 了提高复合薄膜的光电化学性能, 在水热反应过程中引入Cu前驱体, 并探讨不同掺杂浓度对复合薄膜性能的影响。研究结果表明Cu元素掺杂有效拓宽了CdS复 合TiO2纳米片阵列薄膜(CdS/TiO2)的光吸收范围, 并且提高了CdS/TiO2的光电化学性能。当水热反应3 h, Cu掺杂浓度为1∶1 000时, CdS/TiO2的光电性能达 到最佳。
硫化镉 水热法 二氧化钛纳米片薄膜 光电化学性质 CdS hydrothermal method TiO2 nanosheet array film photoelectrochemical property
1 中国石油大学(华东) 理学院, 青岛 266580
2 青岛洛克环保科技有限公司, 青岛 266071
3 淄博盛金稀土新材料科技股份有限公司, 淄博 255039
通过阳极氧化法在乙二醇电解液中制备TiO2纳米管阵列, 以钼酸钠和亚硒酸为原料, 改变原料的浓度配比以及沉积电压, 电化学还原沉积MoSe2对TiO2纳米管阵列进行修饰, 以半导体复合的方式提高TiO2的光电化学性能。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对复合物进行物相、形貌分析, 通过电化学工作站测试复合材料的线性伏安曲线、交流阻抗。结果表明, MoSe2与TiO2形成了p-n异质结, 降低了光生电子和空穴的复合以及电荷转移电阻显著降低, 使载流子浓度、光电流密度明显增大。沉积电压为-0.5 V, 2 mmol/L H2SeO3沉积30 s, 经过300 ℃热处理的MoSe2/TiO2复合材料具有优异的光电化学性能, 在0 V偏压条件下光响应电流密度为1.17 mA/cm 2, 是空白样品的3倍, 电荷转移电阻从331.6 Ω/cm 2下降到283.9 Ω/cm 2。当热处理温度为330 ℃时, MoSe2会发生团聚, 堵塞TiO2基底, 使得MoSe2/TiO2吸光能力减弱, 综合性能变差。
TiO2 纳米管阵列 MoSe2 电化学沉积 光电化学性能 TiO2 nanotube arrays MoSe2 electrochemical deposition photoelectrochemical property
西北农林科技大学 理学院, 陕西 咸阳 712100
采用两步水热法, 在FTO基底上制备了ZnO/CdS阵列薄膜。利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品的形貌和结构进行了表征, 发现通过改变水热前驱体溶液中的表面活性剂, 可以有效改变ZnO/CdS光电极的形貌。制备了一维和三维结构的ZnO/CdS薄膜, 以制备的薄膜作为光电极, 研究了其光电化学性能, 发现三维ZnO/CdS电极具有更高的光电流密度和能量转化效率, 分析了电极光电化学性能提升的内在机制。
纳米片 异质结 光电化学性能 水热法 分解水 光电极 nanosheet heterojunction photoelectrochemical property hydrothermal method water splitting photoelectrode
1 吉林建筑大学, 吉林 长春 130118
2 吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
光电化学法是在光照射下, 将化学能转换为电能的低成本方法。而光电化学生物传感技术由于具有通过生物分子氧化产生的光电流来检测生物分子的能力而引起了广泛的关注。光电化学生物传感器具有低成本、高灵敏度、高特异性、仪器操作简单以及检测背景信号低等特点, 在免疫检测和生物技术等重要领域具有广泛应用前景。近年来, 对于光电化学生物传感器性能和检测方法的研究也取得了颇丰的成果。本文主要介绍光电化学生物传感器的概念及基本原理、分类应用及对其未来的展望。
光电化学 生物传感器 免疫检测 photoelectrochemical(PEC) biosensor immunodetection
