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ZnO/TiO_(2)核-壳纳米结构的低温制备及其光电性能研究
1
作者 李丽华 王贺 +1 位作者 王航 黄金亮 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1217-1222,共6页
ZnO因其自身的高电荷复合、化学性质活泼,导致其应用受到限制,通过表面修饰进行复合可实现电子-空穴的分离并提高其化学稳定性。以二水合醋酸锌、六水合硝酸锌、六氟钛酸铵为原料,采用溶胶-凝胶、水热和液相沉积相结合的方法,在低温条... ZnO因其自身的高电荷复合、化学性质活泼,导致其应用受到限制,通过表面修饰进行复合可实现电子-空穴的分离并提高其化学稳定性。以二水合醋酸锌、六水合硝酸锌、六氟钛酸铵为原料,采用溶胶-凝胶、水热和液相沉积相结合的方法,在低温条件下制备出ZnO/TiO_(2)单异质结。采用XRD、SEM、EDS、TEM、PL等对样品进行表征并对其光电性能进行测试。结果表明,在沉积时间为20 min时,ZnO/TiO_(2)核-壳结构形貌最规整,其中ZnO直径约115 nm,TiO_(2)薄膜厚度约7.6 nm;TiO_(2)的负载,降低了电极中光生电荷的复合,提高了ZnO对光子的收集能力,光电流密度提升大约10倍,达到0.21μA/cm^(2),表现出优异的光电化学性能。 展开更多
关键词 ZnO/TiO_(2) 核-壳结构 异质结 光电极材料 液相沉积
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ZIF-8修饰同质异相结TiO_(2)的光催化固氮性能研究 被引量：1
2
作者 梁慧君 李德生 +4 位作者 张燚豪 赵晓华 韦小龙 周慧然 王晓兵 《河南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期116-123,I0011,共9页
光照条件下合成了微量ZIF-8定向修饰同质异相结TiO_(2)的ZIF-8/TiO_(2)复合材料以提高TiO_(2)的光催化固氮能力.利用X射线衍射(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、UV-Vis漫反射谱、电化学阻抗谱等对合成材料的... 光照条件下合成了微量ZIF-8定向修饰同质异相结TiO_(2)的ZIF-8/TiO_(2)复合材料以提高TiO_(2)的光催化固氮能力.利用X射线衍射(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、UV-Vis漫反射谱、电化学阻抗谱等对合成材料的结构组成、形貌及光电性能等进行表征.结果表明,适量的ZIF-8修饰除了能显著增加TiO_(2)复合材料的比表面积和改善孔径分布范围之外,还能增强对可见光的吸收能力以及光生电荷的分离能力.光催化测试结果表明,ZIF-8/TiO_(2)-3复合材料的平均固氮速率达到了742μmol·L^(-1)·g^(-1)·h^(-1),约为同质异相结TiO_(2)的3.78倍,ZIF-8的3.71倍.经5次光催化循环后其光催化性能几乎没有衰减,表现出较好的光催化固氮活性和高的稳定性.为光催化固氮材料的设计提供了参考. 展开更多
关键词 同质异相结TiO_(2) ZIF-8/TiO_(2)复合材料 光催化 固氮
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用于检测痕量铅离子的功能化反射结构光纤干涉传感器
3
作者 赵可 刘震 +3 位作者 刘露遥 余长源 潘竞顺 黄旭光 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第4期167-175,共9页
铅离子(Pb^(2+))是日常生活中常接触的有毒重金属污染物之一。本研究开发了一种新型反射式光纤干涉传感器,用于检测痕量铅离子。该传感器结构由单模光纤、无芯光纤和细芯光纤(TCF)依次拼接而成。TCF的包层被氢氟酸部分腐蚀并涂覆功能化... 铅离子(Pb^(2+))是日常生活中常接触的有毒重金属污染物之一。本研究开发了一种新型反射式光纤干涉传感器,用于检测痕量铅离子。该传感器结构由单模光纤、无芯光纤和细芯光纤(TCF)依次拼接而成。TCF的包层被氢氟酸部分腐蚀并涂覆功能化的水凝胶传感膜。该传感膜选用甲基丙烯酸2-羟基乙酯(2-HEMA)作为识别单体。2-HEMA中的氧原子能与Pb^(2+)发生配体-受体相互作用,形成“-O-Pb-O-”交联结构,从而改变TCF的新包层有效折射率。因此,可以通过观察反射光谱中光信号的变化来检测水溶液中Pb^(2+)的浓度。所提出的传感器具有很高的检测灵敏度(1.926×10^(9)nm·mol^(-1)·L),其检测极限为4.14 ppt(1 ng·L^(-1)=1 ppt),比世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中Pb^(2+)(10 ppb,1μg·L^(-1)=1 ppb)浓度低1000倍。此外,利用一个方程组实现了该传感器的温度自校准功能,成功地消除了环境温度的干扰。由于该传感器良好的特异性、稳定性以及反射式结构,非常便于实时远程检测,为环境和人类健康监测提供了广阔的前景。 展开更多
关键词 铅离子浓度 光学传感 反射式干涉结构 光纤传感器 温度干扰
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CeO_(2)-In_(2)O_(3)异质结复合材料的制备及其在三乙胺气敏监测中的应用
4
作者 钟彩丽 莫秋莲 +3 位作者 孙建华 丁宁宁 廖丹葵 孙丽霞 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1446-1455,共10页
以In(NO_(3))_(3)∙4.5H_(2)O和Ce(NO^(3))_(3)∙6H_(2)O为原料,对苯二甲酸为配体,N,N-二甲基甲酰胺为有机溶剂,通过热解金属有机骨架法(MOFs)成功制备了CeO_(2)-In_(2)O_(3)复合材料。采用X射线双晶粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM... 以In(NO_(3))_(3)∙4.5H_(2)O和Ce(NO^(3))_(3)∙6H_(2)O为原料,对苯二甲酸为配体,N,N-二甲基甲酰胺为有机溶剂,通过热解金属有机骨架法(MOFs)成功制备了CeO_(2)-In_(2)O_(3)复合材料。采用X射线双晶粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis)和比表面积与孔隙度分析仪(BET)对材料的微观结构进行表征,研究了CeO_(2)-In_(2)O_(3)复合材料的气敏性能。结果表明,当In/Ce摩尔比为3∶1时,CeO_(2)-In_(2)O_(3)对1×10^(5)μg/L三乙胺(TEA)的响应值(48.37)最高,是纯In_(2)O_(3)(9.45)的5倍,响应/恢复时间缩短至36s/22s,且该复合材料在173℃的最佳工作温度下具有优异的选择性和长期稳定性。复合材料传感性能的增强可归因于热解金属有机骨架法提供的大比表面积以及n-n异质结的形成。 展开更多
关键词 CeO_(2)-In_(2)O_(3) 三乙胺 气敏性能 气敏机理 异质结
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聚苯胺红外电致变色器件研究进展
5
作者 陈渊泽 牛春晖 +3 位作者 王雷 杨明庆 张世玉 吕勇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期249-258,共10页
电致变色是材料反射、吸收等光学性质在外加电场驱动下发生稳定、可逆变化的现象,在不同波段可表现为颜色、红外发射率等变化。红外电致变色器件(IR-ECDs)能够动态调节物体的红外光学特性,在自适应伪装、热管理等应用中受到广泛关注。... 电致变色是材料反射、吸收等光学性质在外加电场驱动下发生稳定、可逆变化的现象,在不同波段可表现为颜色、红外发射率等变化。红外电致变色器件(IR-ECDs)能够动态调节物体的红外光学特性,在自适应伪装、热管理等应用中受到广泛关注。作为最有代表性的有机电致变色材料,聚苯胺(PANI)制备方法简单,电化学性能优异,在多波段电致变色领域有着巨大的潜在应用价值。本文从电致变色器件结构出发,介绍了从可见电致变色到红外电致变色的原理和器件结构的演变,对近年来增强聚苯胺红外电致变色器件性能的策略和最新进展进行了归纳和分析,讨论了其多功能化应用的拓展方向,最后对所面临的挑战与未来的发展方向进行了总结与展望,为今后发展优异性能的IR-ECDs提供了参考,希望能够对本领域研究者有所启发,促进电致变色领域的发展。 展开更多
关键词 聚苯胺 红外 电致变色 器件结构 多功能
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空位有序双钙钛矿A2BX6的弹性和热电性质的第一性原理研究
6
作者 Muhammad Faizan 赵国琪 +3 位作者 张天旭 王啸宇 贺欣 张立军 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第1期46-47,共2页
卤化物钙钛矿在热电应用中表现出了巨大的潜力。准确了解卤化物钙钛矿的热电传输性质对于进一步提高热电设备的应用效率至关重要。本研究采用了Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)和修正的Becke Johnson(mBJ)交换关联泛函探究了卤化物双钙钛矿... 卤化物钙钛矿在热电应用中表现出了巨大的潜力。准确了解卤化物钙钛矿的热电传输性质对于进一步提高热电设备的应用效率至关重要。本研究采用了Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)和修正的Becke Johnson(mBJ)交换关联泛函探究了卤化物双钙钛矿Rb_(2)SnI6、Rb_(2)PdI6和Cs_(2)PtI6的弹性和热电性质。通过对这些材料的力学稳定性、有效质量、塞贝克系数、功率因子和热电品质因数的研究,我们发现,这三种化合物都是力学稳定的,并且具有可塑性。这些化合物是窄带隙半导体,具有简并的带边结构,结合低的载流子有效质量使得它们具有热电应用潜力。Cs_(2)PtI6在空穴掺杂在500 K温度下可以达到0.76 mV·K^(−1)的高塞贝克系数。由于高塞贝克系数和最大功率因子,Rb_(2)SnI6、Rb_(2)PdI6和Cs_(2)PtI6在p型掺杂下具有高的热电品质因数,分别为0.91、0.96和0.98。总体而言,我们的研究为卤化物钙钛矿的热电性能提供了新的见解,为这些化合物的实验合成提供了有价值的参考。 展开更多
关键词 电子结构 有效质量 SEEBECK系数 热电品质因数 卤化物双钙钛矿
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反溶剂对CsPbBr_(3)太阳电池性能的影响
7
作者 陈莹 李富强 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期122-126,共5页
分别在钙钛矿前驱体中添加一系列的反溶剂乙酸乙酯(EA)和乙腈(ACN),制备出不同形貌的CsPbBr_(3)薄膜,探究薄膜质量与太阳电池性能的内在联系。结果表明,在大气制备环境中,反溶剂有助于CsPbBr_(3)晶粒的生长,薄膜表面缺陷明显减少,太阳... 分别在钙钛矿前驱体中添加一系列的反溶剂乙酸乙酯(EA)和乙腈(ACN),制备出不同形貌的CsPbBr_(3)薄膜,探究薄膜质量与太阳电池性能的内在联系。结果表明,在大气制备环境中,反溶剂有助于CsPbBr_(3)晶粒的生长,薄膜表面缺陷明显减少,太阳电池各性能参数(短路电流密度、开路电压以及填充因子)均有所提升,尤其是添加乙腈(V(PbBr_(2)/DMF)∶V(ACN)=10∶1)后,光电转换效率(PCE)从3.16%提高到7.10%。 展开更多
关键词 钙钛矿太阳电池 太阳电池效率 薄膜制备 缺陷 反溶剂 CsPbBr_(3)
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Ⅲ族氮化物半导体及其合金的原子层沉积和应用
8
作者 仇鹏 刘恒 +10 位作者 朱晓丽 田丰 杜梦超 邱洪宇 陈冠良 胡玉玉 孔德林 杨晋 卫会云 彭铭曾 郑新和 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期50-71,共22页
Ⅲ族氮化物半导体由于包含了宽的直接禁带宽度、高击穿场强、高电子饱和速度、高电子迁移率等优异的性质,自从发展以来便成为半导体领域中的一个热点.并且由于其禁带宽度可以从近紫外涵盖到红外区域,因此在传统半导体所难以实现的短波... Ⅲ族氮化物半导体由于包含了宽的直接禁带宽度、高击穿场强、高电子饱和速度、高电子迁移率等优异的性质,自从发展以来便成为半导体领域中的一个热点.并且由于其禁带宽度可以从近紫外涵盖到红外区域,因此在传统半导体所难以实现的短波长光电子器件领域,也具有广阔的应用前景.原子层沉积由于其特殊的沉积机制可以在较低的温度下实现Ⅲ族氮化物半导体的高质量制备,通过调整原子层沉积的循环比也可以方便地调整合金材料中的成分.发展至今,原子层沉积已经成为制备Ⅲ族氮化物及其合金材料的一种重要方式.因此,本文着重介绍了近期使用原子层沉积进行Ⅲ族氮化物半导体及其合金的沉积及应用,包括使用不同前驱体、不同方式、不同类型原子层沉积,在不同温度、不同衬底上进行氮化物半导体及其合金的沉积.随后讨论了原子层沉积制备的Ⅲ族氮化物材料在不同器件中的应用.最后总结了原子层沉积在制备Ⅲ族氮化物半导体中的前景和挑战. 展开更多
关键词 原子层沉积 氮化物半导体 薄膜生长
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富勒烯吡咯烷衍生物的合成及其在反式钙钛矿太阳能电池中的应用
9
作者 戴乐山 李云飞 +4 位作者 陈斌文 曹琨 邓林龙 谢素原 郑兰荪 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期56-62,110,共8页
[目的]由于目前在反式钙钛矿太阳能电池中使用最广泛的富勒烯基电子传输材料[6,6]-苯基-C_(61)-丁酸甲酯(PCBM)存在合成复杂、成本高的问题,因此开发低成本、可溶液处理的新型富勒烯电子传输材料具有非常重要的意义.[方法]采用Prato反... [目的]由于目前在反式钙钛矿太阳能电池中使用最广泛的富勒烯基电子传输材料[6,6]-苯基-C_(61)-丁酸甲酯(PCBM)存在合成复杂、成本高的问题,因此开发低成本、可溶液处理的新型富勒烯电子传输材料具有非常重要的意义.[方法]采用Prato反应一步合成两种低成本的新型富勒烯吡咯烷衍生物F1和F2,并将其作为电子传输材料应用于反式钙钛矿太阳能电池.通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安法研究了这两种富勒烯分子的能级,并研究了由这两种富勒烯吡咯烷衍生物作为电子传输层的反式钙钛矿太阳能电池的光伏性能.[结果]含有苯甲酸酯侧链的F2比含有烷基酸酯侧链的F1具有更高的电子迁移率,因此对应的器件获得了更高的填充因子和光电转换效率.最终,以F2作为电子传输层的反式钙钛矿太阳能电池获得了最高19.86%的光电转换效率,这一结果与同等实验条件下制备的基于PCBM的对照器件的效率基本一致.[结论]本研究采用Prato反应一步合成了两种富勒烯吡咯烷衍生物,并发现侧链对其光伏性能有重大影响.该项工作对于开发兼具高效率和低成本的可溶液处理的富勒烯基电子传输材料的设计具有一定的参考价值. 展开更多
关键词 钙钛矿太阳能电池 富勒烯吡咯烷 电子传输层 光伏性能
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腐蚀法制备SiC量子点粒径调控及尺寸对其光学性能的影响
10
作者 康杰 丁紫阳 +4 位作者 王晓燕 李连荣 孙为云 焦璨 宋月鹏 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第4期684-691,共8页
以氢氟酸、硝酸及分析纯硫酸组成的混合液为腐蚀剂,通过化学腐蚀法制备碳化硅量子点。对腐蚀混合液进行超声空化破碎,而后将其置于浓度梯度溶剂中进行高速离心层析裁剪,获得光学性能优异且粒径尺寸可控的碳化硅量子点。本文研究了腐蚀... 以氢氟酸、硝酸及分析纯硫酸组成的混合液为腐蚀剂,通过化学腐蚀法制备碳化硅量子点。对腐蚀混合液进行超声空化破碎,而后将其置于浓度梯度溶剂中进行高速离心层析裁剪,获得光学性能优异且粒径尺寸可控的碳化硅量子点。本文研究了腐蚀进程中碳化硅量子点微观形貌的演变过程,对SiC量子点的微观结构及发射光谱进行检测分析后,以发射光谱为纽带,建立量子点尺寸、光谱、颜色的关联机制。结果表明,超重力系数设定a=1000、离心时间120 min条件下,距液面位移0、30、60 mm处量子点平均直径约为2、5、7 nm,单一波长激发下随着碳化硅量子点直径由2→5→7 nm的变化,其光致发光相对强度峰值出现由417→435→445 nm的红移,而且发光颜色也相应呈现蓝绿色→绿色→黄绿色的变化规律;进一步研究发现,三种尺寸量子点发射光谱的半峰全宽随取液深度的增加而呈现81→97→106 nm增加的现象,初步分析这是由高速离心层析裁剪后靠近上层液面量子点粒径分布均匀性高于远离上层液面所致。 展开更多
关键词 SiC量子点 微观形貌 尺寸调控 特征发射光谱 颜色
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天然矿物光催化对环境的影响
11
作者 虞梦雪 常世鑫 +3 位作者 李覃 严翼 王之 吕康乐 《中南民族大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第2期156-165,共10页
半导体光催化是一种利用太阳能来驱动催化反应的技术,因其节能环保而广受关注.部分地表天然矿物具有合适的带隙结构和良好的光吸收能力,能够在环境中发生光催化反应,对环境造成影响.综述了天然矿物光催化反应对环境的影响,包括气相光催... 半导体光催化是一种利用太阳能来驱动催化反应的技术,因其节能环保而广受关注.部分地表天然矿物具有合适的带隙结构和良好的光吸收能力,能够在环境中发生光催化反应,对环境造成影响.综述了天然矿物光催化反应对环境的影响,包括气相光催化(CO_(2)还原、固氮和硝酸盐转化)和液相光催化(有毒有机污染物降解和灭菌)中的研究进展,总结了天然矿物光催化材料的构建与改性(负载、表面改性和材料复合).探讨了天然矿物光催化材料目前的问题,并展望了其未来发展方向. 展开更多
关键词 天然矿物 半导体 光催化降解 杀菌
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石墨相氮化碳量子点的合成及在分析检测中的应用进展 被引量：1
12
作者 周杰 包妍 +2 位作者 朱蓓蓓 李亚 管国锋 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期36-44,共9页
作为一种非金属材料,石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))具有成本低、稳定性好、可修饰性强等优点,在光催化领域备受关注。与体相g-C_(3)N_(4)不同,零维结构的石墨相氮化碳量子点(CNQDs)不仅保留了g-C_(3)N_(4)的优点,还具有独特的量子限域效... 作为一种非金属材料,石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))具有成本低、稳定性好、可修饰性强等优点,在光催化领域备受关注。与体相g-C_(3)N_(4)不同,零维结构的石墨相氮化碳量子点(CNQDs)不仅保留了g-C_(3)N_(4)的优点,还具有独特的量子限域效应和特殊的光电效应及良好的生物相容性,在化学检测、光电器材及生物医药等方面表现突出。系统介绍了CNQDs的主要制备方法,包括超声法、水热法、微波辅助溶剂热法、固相法、准化学气相沉积法等;基于CNQDs独特的荧光特性,重点介绍了CNQDs在Fe^(3+)/Fe^(2+)、Hg^(2+)等金属离子,Cl^(-),F^(-),I^(-),NO_(2)^(-)等阴离子,酚类、三聚氰胺等有机化合物及胆固醇、抗坏血酸、谷胱甘肽、核黄素等各类生物医药试剂的检测;最后,分析了CNQDs在检测领域目前面临的主要问题,并对将来的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 量子点 合成 分析检测
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利用多氟丙烯酸酯添加剂提升准二维钙钛矿发光二极管性能
13
作者 张涛 龚思敏 +2 位作者 陈平 陈琪 陈立桅 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第12期87-94,共8页
准二维钙钛矿由于具有较大的激子结合能和高效的能量转移等优势,在发光二极管(light-emitting diodes,LED)中的应用前景被广泛看好。然而,准二维钙钛矿溶液加工成膜过程中易形成大量的低维相和表界面缺陷,引起严重的非辐射复合,成为限... 准二维钙钛矿由于具有较大的激子结合能和高效的能量转移等优势,在发光二极管(light-emitting diodes,LED)中的应用前景被广泛看好。然而,准二维钙钛矿溶液加工成膜过程中易形成大量的低维相和表界面缺陷,引起严重的非辐射复合,成为限制发光二极管器件性能的瓶颈。在本工作中,通过在PEA2Cs2Pb3Br10钙钛矿前驱体中加入1,6-二(丙烯酰氧基)-2,2,3,3,4,4,5,5-八氟己烷(OFHDODA)小分子添加剂,将钙钛矿薄膜的荧光量子效率(Photoluminescence Quantum Yield,PLQY)从19.7%提升到了49.0%,发射波长从508 nm红移到511 nm。这主要归因于OFHDODA与钙钛矿之间的物理化学相互作用有效抑制了非辐射复合,一方面多氟结构与PEA+之间的氢键相互作用调控了结晶动力学,抑制了低维相的产生;另一方面酯基具有较强的路易斯碱性,钝化了表界面未饱和Pb2+缺陷。相应地,准二维钙钛矿LED的外量子效率(External Quantum Efficiency,EQE)从8.55%提高到了13.76%。这项工作为设计新型多功能小分子添加剂,抑制准二维钙钛矿中的非辐射复合损失提供了思路。 展开更多
关键词 准二维钙钛矿 非辐射复合 低维相抑制 缺陷钝化 多氟丙烯酸酯添加剂
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正负电荷关联转移促进的光催化低浓度苯酚矿化
14
作者 高树功 魏旭晖 +4 位作者 刘海峰 方峣 贾昆 向后奎 陈加藏 《燃料化学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期87-96,共10页
光催化矿化难降解污染物(如苯酚)需要羟基自由基(·OH)进行开环反应。本研究通过Al掺杂削弱了TiO_(2)表面对氧物种的吸附,有效促进光致·OH的生成。同时,Al元素还能降低TiO_(2)的导带能级,继而降低半导体-助催化剂界面电子转移... 光催化矿化难降解污染物(如苯酚)需要羟基自由基(·OH)进行开环反应。本研究通过Al掺杂削弱了TiO_(2)表面对氧物种的吸附,有效促进光致·OH的生成。同时,Al元素还能降低TiO_(2)的导带能级,继而降低半导体-助催化剂界面电子转移势垒而促进还原半反应。由于正负电荷的强关联性,还原半反应中电子的快速转移可提高半导体内空穴浓度,加快·OH的生成。此外,通过将催化剂固定在反应器的光入射内壁,还能避免由污染物竞争光吸收所引起的光子损失。基于这些优点,有望实现废水中低浓度苯酚的高效光催化矿化。 展开更多
关键词 苯酚 光催化 矿化 界面电子转移 TiO_(2)
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基于第一性原理的无铅无机钙钛矿Cs_(3)Bi_(2)X_(9)(X=Cl、Br、I)光电性能表面效应研究
15
作者 彭程 韦建卫 +2 位作者 陈亚婷 胡南 曾晖 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第3期555-560,共6页
用基于第一性原理的密度泛函理论方法,对Cs_(3)Bi_(2)X_(9)(X=Cl、Br、I)的光电特性进行理论计算,并系统阐述这3种晶体的表面效应对光电性能的影响。结果表明,3种材料的光学特性由铋原子和卤素原子最外层p轨道上的价电子主导。在可见光... 用基于第一性原理的密度泛函理论方法,对Cs_(3)Bi_(2)X_(9)(X=Cl、Br、I)的光电特性进行理论计算,并系统阐述这3种晶体的表面效应对光电性能的影响。结果表明,3种材料的光学特性由铋原子和卤素原子最外层p轨道上的价电子主导。在可见光区中,材料的吸收峰会随卤素原子序数的增加呈现红移,其中一维结构的Cs_(3)Bi_(2)Cl_(9)表面结构在光吸收能力上尤为特别且敏感;二维结构的Cs_(3)Bi_(2)Br_(9)光吸收能力会受厚度影响;零维结构的Cs_(3)Bi_(2)I_(9)非常稳定,且几乎不受表面特性和晶体厚度的影响。 展开更多
关键词 表面效应 Cs_(3)Bi_(2)X_(9) 钙钛矿 第一性原理
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密度泛函理论模拟外电场对铁氧体电子结构的影响
16
作者 黄寒梅 魏世勇 +3 位作者 陈晓龙 谢中奎 向文军 王锐 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第2期361-372,共12页
通过密度泛函理论(DFT)模拟了3种典型的铁氧体(Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)和α-FeOOH)受外电场作用下的电子结构,研究了外电场对不同铁氧体电子结构的影响。DFT模拟结果显示:外电场的存在能够有效提高Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)和α-FeOO... 通过密度泛函理论(DFT)模拟了3种典型的铁氧体(Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)和α-FeOOH)受外电场作用下的电子结构,研究了外电场对不同铁氧体电子结构的影响。DFT模拟结果显示:外电场的存在能够有效提高Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)和α-FeOOH晶体结构的价带位置,从而导致3种铁氧体的带隙出现明显的降低;当外电场强度为0.01 V·nm^(-1)时,Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)和α-FeOOH的带隙分别降低了0.36、0.12和0.34 eV;当电场增大至0.1 V·nm^(-1)时,Fe_(2)O_(3)晶体出现击穿现象,Fe—O化学键断裂导致Fe原子的电子沿外电场方向高度离域至相邻Fe原子,而Fe_(3)O_(4)和α-FeOOH则仅出现不同价带能级电子局域性增强且能量同质化,因而显示出相对稳定的物理化学结构。此外,外电场的存在可导致3种铁氧体价带电子均出现简并现象,且随电场强度增大而增强。3种铁氧体中,外电场的存在导致Fe_(2)O_(3)晶体中Fe原子的电荷密度增大而降低O原子的电荷密度;Fe_(3)O_(4)晶体结构中不同配位结构的Fe原子以及配位O原子的Hirshfeld电荷几乎不受外电场的影响;α-FeOOH晶体中共边FeO_(6)配位结构的Hirshfeld电荷受外电场影响较小,而共角Fe06配位结构的Hirshfeld电荷受外电场影响较大,且H原子的电荷在强外电场作用下发生歧化响应。随着外电场强度逐渐增大,Fe_(3)O_(4)晶体的电子自旋态密度逐渐增大,而α-FeOOH晶体的电子自旋态密度则显示出降低的规律。 展开更多
关键词 外电场 铁氧体 电子结构 密度泛函理论模拟
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Cu/SiO_(2)/TiO_(2)纳米碗阵列电极的构建及其等离激元光解水性能
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作者 桑丽霞 于泽鑫 覃才 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1109-1115,共7页
利用纳米金属的等离激元共振效应可提高光解水效率,但金属Cu易氧化且Cu/TiO_(2)界面间热电子传递过程复杂。本项研究制备了分层的Cu/TiO_(2)纳米碗阵列并在界面间引入SiO_(2)中间层(10~15 nm),实验和模拟相结合研究了光解水性能和等离... 利用纳米金属的等离激元共振效应可提高光解水效率,但金属Cu易氧化且Cu/TiO_(2)界面间热电子传递过程复杂。本项研究制备了分层的Cu/TiO_(2)纳米碗阵列并在界面间引入SiO_(2)中间层(10~15 nm),实验和模拟相结合研究了光解水性能和等离激元共振效应的作用机制。结果表明:Cu/TiO_(2)中Cu被氧化形成的Cu_2O薄膜虽能协助热电子的注入,但对Cu的吸光性有抑制作用;加入SiO_(2)中间层后可增强光吸收和阻隔热电子迁移,且等离激元能量转移作用促使更多的光生电子与空穴对的生成,因此Cu/SiO_(2)/TiO_(2)纳米碗阵列的光电性能相对提高。 展开更多
关键词 光解水 Cu/TiO_(2) SiO_(2)层 等离激元能量共振转移 热电子传递 光电性能
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Cu-P复合改性对g-C_(3)N_(4)可见光催化性能的影响 被引量：1
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作者 艾兵 吕盼娣 +2 位作者 张腾 马志 李德刚 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期149-154,共6页
以P掺杂的石墨相氮化碳(P-C_(3)N_(4))为基材,将其与不同质量分数的氯化铜混合后继续焙烧,制备出Cu-P复合改性的石墨相氮化碳可见光光催化剂(Cu/P-C_(3)N_(4))。对样品的结构、光电性能进行了X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、傅里叶变换红... 以P掺杂的石墨相氮化碳(P-C_(3)N_(4))为基材,将其与不同质量分数的氯化铜混合后继续焙烧,制备出Cu-P复合改性的石墨相氮化碳可见光光催化剂(Cu/P-C_(3)N_(4))。对样品的结构、光电性能进行了X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光致荧光光谱(PL)、电化学阻抗谱(EIS)等一系列表征。通过可见光催化降解亚甲基蓝考察了它们的光催化活性。结果表明,Cu-P复合改性提高了催化剂的电子转移速率且降低了光生电子空穴对的复合速率,有效改善了其光催化性能。可见光照射120 min,Cu(1.5%)/P-C_(3)N_(4)复合材料对亚甲基蓝的降解率达到71.3%,其降解速率常数分别是纯g-C_(3)N_(4)和P-C_(3)N_(4)的2.17倍和2倍。另外,通过活性物种捕获实验初步研究了各个体系的光催化反应机理。 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 铜掺杂 磷掺杂 可见光催化
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Pt-C_(3)N_(4)/BiOCl S型异质结应用于光催化CO_(2)还原的理论计算研究 被引量：3
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作者 罗铖 龙庆 +2 位作者 程蓓 朱必成 王临曦 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第6期135-144,共10页
光催化CO_(2)还原制备可再生的碳氢燃料为缓解温室效应、解决能源短缺问题提供了一个可行的办法。然而,单一组分光催化剂的CO_(2)还原活性非常低。一是因为光生载流子的快速复合导致光子效率很低。二是因为CO_(2)的活化需要较高的能垒... 光催化CO_(2)还原制备可再生的碳氢燃料为缓解温室效应、解决能源短缺问题提供了一个可行的办法。然而,单一组分光催化剂的CO_(2)还原活性非常低。一是因为光生载流子的快速复合导致光子效率很低。二是因为CO_(2)的活化需要较高的能垒。对此,研究人员作出了许多改进以提高CO_(2)还原性能。例如,发展S型异质结可以增强载流子的分离和光催化剂的氧化还原能力,引入金属单原子助催化剂可以优化反应热力学。因此,协同利用S型异质结和金属单原子修饰将能同时促进载流子的转移和CO_(2)还原反应过程。本文构建了由单原子Pt负载的g-C_(3)N_(4)和BiOCl组成的Pt-C_(3)N_(4)/BiOCl异质结模型。用密度泛函理论计算研究了其光催化性能,包括几何结构和电子性质的探索、CO_(2)转化过程的模拟。差分电荷密度结果表明g-C_(3)N_(4)中的电子转移至BiOCl,这是由于g-C_(3)N_(4)的费米能级比BiOCl的费米能级高。由此在g-C_(3)N_(4)/BiOCl异质结的界面处形成了由g-C_(3)N_(4)指向BiOCl的内建电场。在光照下,g-C_(3)N_(4)/BiOCl复合物中载流子的转移路径符合S型机制。具体而言,BiOCl导带的光生电子与g-C_(3)N_(4)价带的光生空穴复合,而g-C_(3)N_(4)导带的电子与BiOCl价带的空穴得以保留。在g-C_(3)N_(4)的空隙中添加Pt原子后,g-C_(3)N_(4)的功函数减小,由此增大了g-C_(3)N_(4)和BiOCl的费米能级差异。结果,有更多的电子从Pt-C_(3)N_(4)转移至BiOCl,内建电场的强度增大。这有利于Pt-C_(3)N_(4)/BiOCl S型异质结的电荷转移。此外,反应自由能计算结果表明,g-C_(3)N_(4)/BiOCl异质结上CO_(2)还原反应的限速步骤是CO_(2)氢化生成COOH,其能垒为1.13 eV。Pt原子修饰后,限速步骤变为CO氢化生成HCO,其能垒为0.71 eV。这些结果表明Pt单原子的引入能够增强界面电场、降低能垒,从而提高CO_(2)还原活性。本工作为构建金属原子修饰的S型异质结光催化剂以实现高效的CO_(2)还原提供了理论指导。 展开更多
关键词 S型异质结 密度泛函理论 光催化CO_(2)还原 单原子Pt 氮化碳 BiOCl 内建电场
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