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
1 北方民族大学材料科学与工程学院，银川 750021
2 北方民族大学化学与化学工程学院，银川 750021
以钨酸(H2WO4)为钨前驱体，十二烷胺(DDA)为模板剂，利用模板剂的结构导向功能，合成了比表面积为57.3 m2·g-1的介孔三氧化钨(DDA-WO3)，是未用DDA制备的非介孔WO3(H2WO4-WO3)的2.35倍。X射线衍射(XRD)结果表明，400 ℃下煅烧的DDA-WO3是具有单斜晶型结晶孔壁的无序介孔结构。此外，400~550 ℃下煅烧的DDA-WO3的结晶度均高于同条件的H2WO4-WO3。400 ℃下的DDA-WO3/FTO(掺氟氧化锡)在1.0 V的Ag/AgCl偏压作用下，可以产生0.18 mA·cm-2的饱和光电流,是H2WO4-WO3/FTO(0.06 mA·cm-2)的3倍。增强的光电化学(PEC)活性主要因为DDA-WO3/FTO的大表面积降低了低结晶度对PEC性能的不利影响，成为影响PEC活性的主要因素。500 ℃煅烧导致了DDA-WO3/FTO介孔结构的坍塌，但高的结晶度仍然保持其优越的PEC催化活性。
介孔结构 模板 三氧化钨 光阳极 光电化学性能 mesoporous structure template WO3 photoanode phototelectrochemical performance
1 甘肃第五建设集团有限责任公司，天水 741000
2 兰州理工大学理学院，兰州 730050
3 兰州理工大学土木工程学院，兰州 730050
采用水热碳化法成功制备了不同碳含量的CdS@C纳米颗粒，同时对CdS@C的晶体结构、形貌、光学性能、光电化学和光催化性能进行了研究。实验结果表明本方法制备的碳包覆CdS纳米颗粒外壳为碳层，内核为六方纤锌矿结构CdS颗粒。CdS@C颗粒分散性良好，颗粒形貌主要为类球形，粒度均匀。X射线光电子能谱(XPS)证实CdS@C颗粒表面负载的碳主要以非晶碳形式存在。紫外-可见光光谱(UV-Vis)表明CdS@C纳米晶中表面碳的敏化作用提高了可见光响应范围，使得能隙变窄。光致发光光谱(PL)表明碳包覆CdS@C纳米颗粒的发光强度比纯CdS弱，有效抑制了光生载流子的复合。瞬态光电流响应和电化学阻抗谱(EIS)说明CdS@C纳米复合材料更有效促进电子-空穴对分离和提高转移效率。CdS@C纳米复合材料在可见光辐射下表现出良好的光催化活性和稳定性，其中·O2-和h+在光催化中起主要作用。关键词：
碳包覆 核壳结构 光电化学性能 光催化 CdS@C纳米复合材料 carbon-encapsulated CdS CdS core-shell structure photoelectric chemistry photocatalytic CdS@C nanocomposite
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 常州大学 怀德学院, 江苏 常州 213016
2 江苏理工学院 材料工程学院, 江苏 常州 213001
3 常州大学 数理学院, 江苏 常州 213164
利用湿化学法在FTO玻璃基底上制备了高度规整的ZnO纳米棒阵列(ZnO NRAs), 以此为衬底, 采用磁控溅射法在ZnO NRAs表面沉积Cu2O薄膜。分别用X射线衍射仪、X射线光电子能谱、扫描电镜、光致光谱、紫外可见分光光度计和电化学工作站对样品的物相、形貌、吸收光谱、光电性能进行了表征, 用甲基橙(MO)模拟有机物废水研究复合材料的光催化性能。结果表明: ZnO纳米棒为六方纤锌矿结构, 其直径约为80～100 nm, 长约2～3 μm, 棒间距约100～120 nm。立方晶系的Cu2O颗粒直径约为100～300 nm, 形成致密膜层并紧密覆盖在ZnO NRAs表面上, 构成ZnO/Cu2O异质结纳米阵列(ZnO/Cu2O HNRAs)结构。与纯ZnO NRAs和Cu2O相比, ZnO/Cu2O HNRAs在可见光范围内的吸收显著增强, 吸收波长向可见光方向偏移。ZnO/Cu2O HNRAs的载流子传递界面的电荷转移速度快, 有效促进了光生电子和空穴的分离。在紫外-可见光照射65 min后, ZnO/Cu2O HNRAs的降解效率为94%, 分别是纯ZnO NRAs和Cu2O的18倍和1.7倍。
ZnO纳米棒阵列 ZnO/Cu2O异质结纳米棒阵列 光电化学性能 光催化 ZnO NRAs ZnO/Cu2O HNRAs photoelectrochemical properties photocatalysis
1 西南交通大学 超导与新能源研究开发中心，材料先进技术教育部重点实验室， 成都610031
2 新南威尔士大学 材料科学与工程学院，悉尼2052
在酸性溶液中利用恒电位沉积法在导电玻璃(ITO)上沉积Cu2O薄膜，并以KCl为添加剂对其进行掺杂，采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射谱(XRD)等手段研究了氯掺杂对Cu2O表面形貌和晶体结构的影响。紫外-可见吸收光光谱确定得到的Cu2O和Cl掺杂Cu2O(Cu2O-Cl)样品的禁带宽度分别为1.98和1.95eV。根据表面光电压谱和相位谱，掺杂前后的Cu2O均为n型，Cu2O-Cl有更强的表面光电压响应。场诱导表面光电压谱结果表明未掺杂Cl的Cu2O在加负偏压时易形成反型层；氯离子的掺杂引入杂质能级可以提高n型导电性。光电化学性能测试发现，以Cu2O、Cu2O-Cl为光阳极组成的光化学太阳电池，在大气质量AM 1.5G、100mW/cm2标准光强作用下光电转换效率分别为0.12%和0.51%。
Cl掺杂 表面光电压谱 相位谱 光电化学性能 Cu2O Cu2O Cl-doped surface photovoltage spectrum phase spectrum photoelectrochemical property
1 西南交通大学 材料先进技术教育部重点实验室, 成都610031
2 西部超导材料科技股份有限公司,西安 710018
3 新南威尔士大学 材料科学与工程学院, 悉尼 2052
采用电化学沉积法在酸性电解液中制备n型Cu2O薄膜, 并对其进行Cl掺杂, 制备Cu2O-Cl结构。然后利用连续离子吸附法在样品薄膜上复合PbS量子点。通过SEM和UV-vis对样品进行表征, 并对样品的光电化学性能进行了测试。结果表明, 未掺杂的Cu2O对PbS量子点的吸附能力较强一些, 经PbS敏化后的样品在太阳光谱的吸收拓展到了近红外区, PbS/Cu2O和PbS/Cu2O-Cl复合结构的光电化学性能均有所增加, 尤其是短路电流密度。PbS复合后的样品转换效率最高仅为0.67%, 主要原因是两者能级的不匹配, 形成异质结时引入界面态, 得不到理想的转换效率。
Cl掺杂 异质结 光电化学性能 Cu2O Cu2O Cl doped PbS PbS heterostructure photoelectrochemical
