1 北方民族大学材料科学与工程学院，银川 750021
2 工业废弃物循环利用及先进材料“国际合作基地”，银川 750021
以硫代硫酸钠·五水合物(Na2S2O3·5H2O)、硝酸铋·五水合物(BiN3O9·5H2O)为硫源和铋源，尿素(CON2H4)为结构导向剂，制备了纳米棒状结构的硫化铋(Bi2S3)，使其原位生长在MIL-125(Ti)的笼状结构表面。PEC性能测试显示，在0.5 mol·L-1的硫酸钠电解液(pH=6.0)中，Bi2S3/MIL-125(Ti)0.07(MIL-125(Ti)加入量为0.07 g)的复合材料表现出最高的光电性能。光电性能的显著增强主要取决于Bi2S3/MIL-125复合材料的带隙重整效应，对紫外光以及可见光的吸收能力显著提高。但由于Bi2S3/MIL-125光电极与电解液界面之间的电子转移缓慢，为了改善Bi2S3/MIL-125光电极的界面电荷转移动力学性能，利用热还原法引入Ag NPs对Bi2S3/MIL-125光电极进行修饰，制备出的Ag-Bi2S3/MIL-125光电极加快了界面间的电子转移。在-0.5~-0.8 V(versus Ag/AgCl)，Bi2S3/MIL-125(Ti)0.07的最大饱和光电流(-0.90 mA·cm-2)是未修饰的Bi2S3(-0.61 mA·cm-2)的1.5倍；Ag-Bi2S3/MIL-125(Ti)0.07的最大饱和光电流(-1.87 mA·cm-2)是未修饰的Bi2S3(-0.61 mA·cm-2)的3.1倍。
Bi2S3纳米棒 溶剂热法 异质结 光电性能 光电极 MIL-125(Ti) MIL-125(Ti) Bi2S3 nanorod solvothermal method heterojunction photoelectric property photo electrode
1 1.上海理工大学 材料与化学学院, 上海 200093
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
将CO2转化为高附加值的化学品是实现碳循环, 缓解能源危机和环境问题的有效途径之一。金属与半导体复合电极, 利用光电耦合技术为CO2转化提供了一种新思路。本研究通过电沉积的方法在碱刻蚀处理后的Si片上制备了双金属Bi、Zn共修饰的Si基光电阴极(BiZnx/Si), 用于CO2的光电催化还原。研究表明, 引入金属Bi和Zn能够改善光的吸收性能, 降低电化学阻抗, 提高电化学活性比表面积(ECSA)。其中, BiZn2/Si最优的光电极电化学比表面积可达0.15 mF·cm-2。除此之外, 研究发现双金属共同作用有助于增强电极对中间体*OCHO的吸附作用, 在-0.8 V(vs. RHE)电势下, 最优的光电阴极BiZn2/Si生成HCOOH的法拉第效率高达96.1%。更重要的是, 光电阴极BiZn2/Si的光电流强度在10 h内维持-13 mA·cm-2, 表现出良好的性能稳定性。
CO2还原 HCOOH 光电极 BiZnx CO2 reduction HCOOH photoelectrode BiZnx
1 长治医学院 物理教研室, 山西 长治 046000
2 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
3 中国科学院大学, 北京 100083
光遗传(Optogenetics)结合光学和遗传学手段, 可以精确地控制特定神经元的活动, 为神经科学的研究提供了强有力的手段。光电极在光遗传研究中起着关键的作用, 它可以将光导入到动物体内, 并通过电极记录神经元在光调控下的活动。为了减小体积、增加功能, 依托高密度集成硅微电极和裸光纤, 设计并制备了一种植入部分横截面尺寸不超过0.1mm2、包含2个平行的给光通道和32个记录点的光电极器件。与传统的单光通道电极相比, 两个通道可以更灵活地配置不同的激发波长, 对不同位点的神经元同时进行激活或抑制。32通道的硅电极与传统的金属丝电极相比, 集成度更高, 能够以更高的空间分辨率记录神经元在激发前后的活动情况。
光遗传 光电极 硅微电极 光纤 微电子机械系统 optogenetics optrode silicon microelectrode optical fiber MEMS
中山大学 电子与信息工程学院 光电材料与技术国家重点实验室, 广州 510006
光遗传学是一门涉及神经科学、光学、半导体光电子学及生物医学的交叉科学。把光作为一种遗传学的研究工具, 可为神经科学研究提供更高效、精准的神经调控手段, 也为临床精神疾病的研究和治疗提供了新的思路。集成式注入型生物光电极是一种集刺激神经元的光源与采集生物电信号的微电极于一体的多功能生物微探针, 在利用活体生物进行的光遗传学研究中有着重要的应用。文章回顾了光遗传学的历史, 对集成式注入型生物光电极器件的分类和发展进行了分析, 详细比较了不同类型光电极器件在结构和性能上的差异, 从电学特性、噪声信号、生物兼容性及可靠性等方面进行评价。最后, 对光电极器件的未来发展进行了初步的探讨。
光遗传学 光电极 噪声信号 生物兼容性 optogenetics optorde noise signal biocompatibility
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
中山大学 电子与信息工程学院 光电材料与技术国家重点实验室, 广州 510006
光电极是研究光遗传学不可或缺的工具之一。 波长为460nm的蓝光可以对ChR2神经蛋白产生刺激, 而波长为580nm的黄光可以刺激NpHR神经蛋白, 对生物体的反应产生抑制。目前, 蓝光波段的光电极具有很高的功率密度, 可以满足光遗传学的研究, 而黄光波段半导体发光器件的发光效率较低, 因此对黄光波段的光电极研究较少。在蓝宝石衬底蓝光光电极研制的基础上, 通过激发黄色荧光粉和量子点两种形式获得黄光, 并通过沉积SiO2/TiO2分布式布拉格反射镜(DBR)有效滤除了蓝光波段的激发光, 最后通过沉积Ag金属反射镜增强黄光信号, 制备出荧光粉基和量子点基黄光光电极。与荧光粉基黄光光电极相比, 量子点基黄光光电极具有更高的功率密度、更窄的光谱半宽和更薄的厚度。在1~10mA的注入电流下, 量子点基黄光光电极的功率密度为4.46~15.37mW/mm2, 满足刺激NpHR神经蛋白的要求。
黄光波段光电极 NpHR光敏感蛋白激发 荧光粉 量子点 optrode in yellow band stimulation of NpHR photo-sensitive protein phosphate quantum dot
浙江师范大学 材料物理系， 浙江 金华 321004
详细讨论了染料敏化太阳电池二氧化钛纳米粒子、丝网印刷胶体、二氧化钛电极、对电极、电解质的制备方法，得到最优化的TiO2纳米晶电极的厚度为12μm左右。通过改善电极染料吸附量、纳米晶颗粒间的电接触性能以及电极对可见光的透射和反射能力，电池的光电性能得到显著提高。
染料敏化太阳电池 二氧化钛纳米晶多孔电极 光电极优化 dyesensitized solar cells nanocrystalline TiO2 electrodes optimization of mesoscopic TiO2 film
