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分离电荷在碱金属过渡金属吸附中的影响——Jellium球/Slab模型
1
作者 陈陆君 王宁 罗恩泽 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第3期26-30,共5页
在计算中发现,Jellium/slab模型中Jellium减小了吸附原子对价电子的吸引能力,使得φ—θ曲线在极小处大大低于实验值,特别是Cs/Ir系统。本文提出了Jellium球/slab模型,以模拟实际分离电荷对电子的吸引作用,检验结果表明,分离电荷对功函... 在计算中发现,Jellium/slab模型中Jellium减小了吸附原子对价电子的吸引能力,使得φ—θ曲线在极小处大大低于实验值,特别是Cs/Ir系统。本文提出了Jellium球/slab模型,以模拟实际分离电荷对电子的吸引作用,检验结果表明,分离电荷对功函数将给出大约0.4eV到0.8eV的贡献,这使得Cs/W及Cs/Ir吸附系统的计算φ—θ曲线和结果与实验趋于一致,但更重要的是使我们认识到了分离电荷影响的重要性。 展开更多
关键词 Jellium/Slab 分离电荷 碱金属
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变压器油流带电电荷分离过程的研究 被引量:10
2
作者 于钦学 任文娥 谢恒坤 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期36-37,共2页
讨论了油中带电离子的产生及其在固体表面的吸附过程 ,提出了一种新的油流带电电荷分离模型。经试验验证 。
关键词 油浸变压器 变压器油 带电离子 电荷分离过程
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ZnO/GaN核/壳异质结纳米线能带结构和电荷分离的理论研究
3
作者 陈星源 罗文杰 +3 位作者 赖国霞 古迪 朱伟玲 徐祥福 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期308-314,共7页
采用密度泛函第一性原理的方法计算了GaN纳米线、ZnO纳米线及其核/壳纳米线结构的能带结构,价带顶(VBM)和导带底(CBM)的电荷分布。计算表明本征GaN和ZnO纳米线材料VBM和CBM所对应电荷分布较为分散,且与直径关系不大,形成不了Ⅱ型半导体... 采用密度泛函第一性原理的方法计算了GaN纳米线、ZnO纳米线及其核/壳纳米线结构的能带结构,价带顶(VBM)和导带底(CBM)的电荷分布。计算表明本征GaN和ZnO纳米线材料VBM和CBM所对应电荷分布较为分散,且与直径关系不大,形成不了Ⅱ型半导体电荷分离效应。GaN和ZnO组成的核/壳纳米线均保持本征GaN和ZnO纳米线的直接带隙性质。在ZnO包裹GaN的核壳纳米线结构中,不同比例的ZnO和GaN之间电荷转移均不明显,VBM和CBM电荷分布基本都是由壳层的ZnO的O原子占据,难于实现VBM和CBM电荷空间分离。在GaN包裹ZnO的核壳纳米线结构中,VBM电荷和CBM电荷分布分别主要由壳层的N原子占据和核层的O原子占据,同时ZnO和GaN之间的电荷转移量相对较大,容易形成较大的核壳内置电场,有利于促进空间电荷分离,并且随着ZnO的比例增加电荷转移量也相应增加,能有效的促进电荷分离有利于制备成Ⅱ型半导体。 展开更多
关键词 第一性原理 GaN/ZnO核/壳结构纳米线 能带结构 电荷分离
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超分子的电荷分离态光学非线性增强的动力学行为
4
作者 司金海 王友贵 +4 位作者 杨启光 叶佩弦 田宏健 周庆复 许慧君 《量子电子学》 CSCD 1996年第5期423-424,共2页
超分子的电荷分离态光学非线性增强的动力学行为司金海,王友贵,杨启光,叶佩弦(中国科学院物理研究所北京100080)田宏健,周庆复,许慧君(中国科学院感光化学研究所北京1000l2)光学非线性材料的研究是近年来人们普遍... 超分子的电荷分离态光学非线性增强的动力学行为司金海,王友贵,杨启光,叶佩弦(中国科学院物理研究所北京100080)田宏健,周庆复,许慧君(中国科学院感光化学研究所北京1000l2)光学非线性材料的研究是近年来人们普遍关注的前沿课题。人们一方面致力于寻... 展开更多
关键词 光学非线性材料 电荷分离 动力学行为
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石墨烯在光生电荷分离与传输机制中的作用
5
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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NiFe_(2)O_(4)八面体极性{111}晶面的电荷分离及其在可见光下增强的光催化活性
6
作者 孟小华 李玉红 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期581-588,共8页
暴露活性晶体表面已被证明是提高光催化性能的有效措施。然而,所涉及的光催化机制尚不清楚。实验发现具有暴露{111}晶面并且表面吸附Cl-离子的NiFe_(2)O_(4)八面体的光催化活性能通过氢化反应得到增强。氢化除去吸附在NiFe_(2)O_(4)八... 暴露活性晶体表面已被证明是提高光催化性能的有效措施。然而,所涉及的光催化机制尚不清楚。实验发现具有暴露{111}晶面并且表面吸附Cl-离子的NiFe_(2)O_(4)八面体的光催化活性能通过氢化反应得到增强。氢化除去吸附在NiFe_(2)O_(4)八面体表面的Cl-离子和-OH基团,暴露出不饱和的金属原子,这些不饱和的金属原子是光催化反应的活性位点。由于活性位点的暴露,自发极化产生的内部电场有效地驱动了光生电子与空穴的分离,使得还原反应和氧化反应分别发生在带正电荷的金属面和带负电荷的氧面。这种有利的电荷分离产生高的光催化活性。在此,建立了极性晶面上电荷分离模型,阐明了具有良好光催化活性的半导体晶体材料中的电荷转移,该模型的建立对新型半导体光催化材料的开发具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 NiFe_(2)O_(4)八面体 光催化 电荷分离 极性晶面 氢化
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氮硫共掺杂TiO_2的光电荷分离效应及其光催化性能研究 被引量:5
7
作者 陈久福 钟俊波 +2 位作者 李建章 窦琳 程朝柱 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期923-928,共6页
以硫脲为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法制备了氮硫共掺杂TiO2(N,S-TiO2)。用比表面孔隙仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和X射线光电子能谱(XPS)对制备的光催化剂进行了表征,用表面光电压仪(SPS)和捕获剂研究了光催化... 以硫脲为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法制备了氮硫共掺杂TiO2(N,S-TiO2)。用比表面孔隙仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和X射线光电子能谱(XPS)对制备的光催化剂进行了表征,用表面光电压仪(SPS)和捕获剂研究了光催化剂的光生电荷分离效应。以甲基橙为模拟污染物,在模拟自然光照射下考察了样品的光催化性能。结果表明:硫脲/Ti的摩尔比为30%所制备氮硫共掺杂TiO2具有较高的光催化活性,光催化活性是纯TiO2的5倍。氮硫共掺杂使TiO2具有更高的比表面和光生电荷分离效应,从而有利于提高光催化活性。 展开更多
关键词 TIO2 氮硫共掺杂 电荷分离效应 光催化性能
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锌掺杂OV-β-Bi_(2)O_(3)可见光催化活性的提高:能带结构的调节和电荷分离的促进 被引量:3
8
作者 赵亚雯 张俊可 +6 位作者 冯彩霞 徐佳鹏 杜芮 虎华 周艳梅 刘山虎 刘艳红 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第3期541-554,共14页
采用溶胶-凝胶-原位碳热还原处理的方法,制备了一种含有氧空位(OV)的新型Zn掺杂β-Bi_(2)O_(3)纳米材料(OV-Zn∶Bi_(2)O_(3)),氧空位的浓度可以通过改变Zn^(2+)的掺杂量进行调节。作为参照,只有氧空位没有Zn^(2+)的新型β-Bi_(2)O_(3)(... 采用溶胶-凝胶-原位碳热还原处理的方法,制备了一种含有氧空位(OV)的新型Zn掺杂β-Bi_(2)O_(3)纳米材料(OV-Zn∶Bi_(2)O_(3)),氧空位的浓度可以通过改变Zn^(2+)的掺杂量进行调节。作为参照,只有氧空位没有Zn^(2+)的新型β-Bi_(2)O_(3)(OV-β-Bi_(2)O_(3))也通过类似的方法制得。通过紫外可见漫反射光谱、X射线光电子能谱、电子顺磁共振、光致发光光谱和光电化学测试,系统研究了氧空位和Zn^(2+)掺杂对OV-Zn∶Bi_(2)O_(3)降解亚甲基蓝(MB)和2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)可见光催化活性的综合影响。结果表明,氧空位的引入不仅可以使光吸收向长波方向拓展,而且可以促进光生载流子的分离。因此,与传统的β-Bi_(2)O_(3)相比,OV-β-Bi_(2)O_(3)对亚甲基蓝(MB)和2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)的降解活性显著增强。对于OV-Zn∶Bi_(2)O_(3)催化剂,Zn^(2+)掺杂可使光催化剂的价带边缘向下移动,增强了光激发空穴的氧化能力,并且适量的锌掺杂也能提高光生载流子的分离效率。因此,OV-Zn∶Bi_(2)O_(3)的可见光活性优于OV-β-Bi_(2)O_(3),而且当Zn与Bi物质的量之比为0.3时,OV-Zn∶Bi_(2)O_(3)-0.3对MB和2,4,6-TCP的降解活性最高。 展开更多
关键词 氧空位 锌离子掺杂 光催化 电荷分离 可见光活性
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Z箍缩X射线在金属表面产生电荷分离现象 被引量:1
9
作者 但加坤 李剑峰 +6 位作者 杨礼兵 黄显宾 李军 任晓东 张思群 欧阳凯 段书超 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期679-682,共4页
以"阳"加速器(1 MA,80 ns)驱动的Z箍缩等离子体为X射线源研究X射线加载下金属表面出现的电荷分离现象,Z箍缩负载为16根直径5μm的钨丝组成的丝阵,丝阵半径3 mm。强度107W/cm2、半高宽30 ns的软X射线脉冲通过直径5 mm的限光孔... 以"阳"加速器(1 MA,80 ns)驱动的Z箍缩等离子体为X射线源研究X射线加载下金属表面出现的电荷分离现象,Z箍缩负载为16根直径5μm的钨丝组成的丝阵,丝阵半径3 mm。强度107W/cm2、半高宽30 ns的软X射线脉冲通过直径5 mm的限光孔辐照半径30 mm、厚3 mm的铜盘中心,在金属表面产生了脉宽相近,幅值kV的电势。测量了该电势沿金属表面的分布,观测到微弱的调制现象。电势的极性表明电子主要沿金属表面运动而不是垂直表面运动,这表明热电效应是造成电荷分离的主要机制。入射X射线强度较弱时,电子的个体行为——光电效应、康普顿效应占主导;当入射强度较大时,弱关联的集体行为——热效应占主导;进一步增大入射X射线强度将出现强关联的集体行为——电荷密度调制状态。 展开更多
关键词 X射线 电荷分离 热电效应 Z箍缩
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9,10-二氰基蒽和杜烯间光诱导电子转移的电荷分离态和电子耦合 被引量:1
10
作者 易海波 段晓惠 +1 位作者 李象远 杨胜勇 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第8期1438-1441,共4页
采用从头算方法 ,讨论了 9,1 0 -二氰基蒽 (DCA)和杜烯 (DUR)间光诱导电子转移反应的态 -态跃迁 .考虑基组重叠误差 (BSSE)对相互作用能的校正 ,用 MP2方法优化得到重叠式 [DCA…DUR]配合物的稳定构型 .用单激发组态相互作用 (CIS)方法... 采用从头算方法 ,讨论了 9,1 0 -二氰基蒽 (DCA)和杜烯 (DUR)间光诱导电子转移反应的态 -态跃迁 .考虑基组重叠误差 (BSSE)对相互作用能的校正 ,用 MP2方法优化得到重叠式 [DCA…DUR]配合物的稳定构型 .用单激发组态相互作用 (CIS)方法讨论了 [DCA…DUR]配合物的光诱导电荷分离和电荷复合过程 .根据广义 Mulliken-Hush(GMH)模型 ,计算了电荷复合过程的电子耦合矩阵元 .结果表明 ,[DCA… DUR]配合物的 S0 → S1 和 S0 → S2 跃迁产生了两个强的局域激发态 ,S0 → S3 跃迁直接导致电荷分离态 ,小的振子强度预测该电荷转移 (CT)跃迁是一弱跃迁 ,电荷分离态 S3 衰变到低局域激发态或基态的电荷复合是可能的 . 展开更多
关键词 9 10-二氰基蒽 杜烯 光诱导电子转移 电荷分离 电子耦合 矩阵元 激发态 从头算方法 配合物
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荧光素蒽醌甲酯分子内光诱导电子转移及电荷分离态的检测 被引量:1
11
作者 张海平 周亚琳 +3 位作者 张曼华 沈涛 李玉良 朱道本 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期492-495,共4页
合成了以荧光素为光敏剂的电子给体 -受体二元化合物荧光素蒽醌甲酯 (FL-AQ) ,用吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命研究了该化合物在乙醇溶液中的光物理性质 ,并首次用纳秒级瞬态吸收光谱检测了此化合物分子内光诱导电子转移所形成的电荷分... 合成了以荧光素为光敏剂的电子给体 -受体二元化合物荧光素蒽醌甲酯 (FL-AQ) ,用吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命研究了该化合物在乙醇溶液中的光物理性质 ,并首次用纳秒级瞬态吸收光谱检测了此化合物分子内光诱导电子转移所形成的电荷分离态 .在溶液中激发 FL,电子可从 FL有效地转移到 AQ,其速率常数为 3 .95× 1 0 9s-1,效率为 95 % .但由于电荷分离态寿命较短 ,瞬态吸收信号弱 ,若在此溶液中加入二氧化钛 (Ti O2 )纳米胶体 ,使 FL-AQ吸附在胶体上 ,电荷分离态信号明显增强 .4 80 nm处 FL+·的寿命为1 1 .1μs;5 60 nm处 AQ-·的寿命为 8. 展开更多
关键词 荧光素蒽醌甲酯 分子内光诱导电子转移 电荷分离 检测 TiO2纳米胶体 人工模拟 光合作用
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胶束辅助的酞菁给体-碳纳米管受体超分子自组装及光诱导长寿命电荷分离态
12
作者 邵小娜 张先付 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期806-812,共7页
利用十二烷基硫酸钠(SDS)阴离子胶束能够稳定分散单壁碳纳米管(SWCNT)和解聚富集四磺酸锌酞菁(ZnPcS4)的能力,组装了ZnPcS4-SWCNT的电子给体-受体对来模拟光合作用的原初电子转移过程.用稳态和时间分辨荧光法研究了相应的给体-受体分子... 利用十二烷基硫酸钠(SDS)阴离子胶束能够稳定分散单壁碳纳米管(SWCNT)和解聚富集四磺酸锌酞菁(ZnPcS4)的能力,组装了ZnPcS4-SWCNT的电子给体-受体对来模拟光合作用的原初电子转移过程.用稳态和时间分辨荧光法研究了相应的给体-受体分子间和分子内的光诱导电子转移速率,用激光闪光光解技术检测了生成的电荷分离态.ZnPcS4-SWCNT的电子给体-受体组装体在707 nm处出现了基态特征吸收峰,但是复合体不产生荧光,这主要归因于有效的分子内光诱导电子转移过程.瞬态吸收光谱检测到相应的离子对,动力学衰减结果表明,电荷分离态的寿命长达42μs.这一长寿命电荷分离态的形成,主要是因为ZnPcS4是良电子给体(低氧化电位),SWCNT是好的电子受体,使得三重态电子转移能够发生,生成三重态电荷分离态. 展开更多
关键词 光诱导电子转移 电荷分离 电子给体-受体 四磺酸锌酞菁 单壁碳纳米管
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理论计算研究半导体晶体表面能与能带各向异性对光生电荷分离的影响
13
作者 魏政德 赵仪 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期11-18,共8页
利用半导体晶面工程促进电荷分离是提高光催化反应效率的重要措施之一,但如何理解和解释其分离机制还存在诸多争议.针对3个典型的半导体体系TiO2(锐钛矿)、Cu2WS4和SrTiO3,利用密度泛函理论计算,从表面能和体相能带的各向异性这两个角... 利用半导体晶面工程促进电荷分离是提高光催化反应效率的重要措施之一,但如何理解和解释其分离机制还存在诸多争议.针对3个典型的半导体体系TiO2(锐钛矿)、Cu2WS4和SrTiO3,利用密度泛函理论计算,从表面能和体相能带的各向异性这两个角度来探讨它们对光生电子-空穴对分离的影响.结果表明,晶面表面能的差异是发生电荷分离的必要条件,而利用体相能带的各向异性能够解释实验中观测到的电荷分离方向. 展开更多
关键词 电荷分离 表面能 能带各向异性
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大连化物所高对称性光催化剂晶面间电荷分离研究取得进展
14
《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1687-1687,共1页
近日,中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室、洁净能源国家实验室(筹)李灿团队(慕林超、李仁贵、李灿等)在太阳能光催化的光生电荷分离研究中取得进展,相关结果发表在国际能源和环境科学期刊Energy&Environmental S... 近日,中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室、洁净能源国家实验室(筹)李灿团队(慕林超、李仁贵、李灿等)在太阳能光催化的光生电荷分离研究中取得进展,相关结果发表在国际能源和环境科学期刊Energy&Environmental Science上。 展开更多
关键词 电荷分离 大连化物所 光催化剂 洁净能源 光催化研究 国家重点实验室 光催化分解 仁贵 可控合成 八面体
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碳氮掺杂氧化钛光催化降解性能研究 被引量:1
15
作者 吴崇备 汤佳鑫 +2 位作者 李璇 刘敬儒 江吉周 《化学与生物工程》 北大核心 2025年第2期24-31,共8页
通过轻度刻蚀氧化层状前驱体MAX(Ti_(3) AlCN),成功制备了碳氮掺杂氧化钛(CN-TiO_(x))催化剂,通过XRD、TEM、XPS对其形貌与结构进行了表征,通过UV-Vis、Mott-Schottky曲线分析了其光电特性,通过UV-Vis评价了其在模拟太阳光下对亚甲基蓝(... 通过轻度刻蚀氧化层状前驱体MAX(Ti_(3) AlCN),成功制备了碳氮掺杂氧化钛(CN-TiO_(x))催化剂,通过XRD、TEM、XPS对其形貌与结构进行了表征,通过UV-Vis、Mott-Schottky曲线分析了其光电特性,通过UV-Vis评价了其在模拟太阳光下对亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能,通过瞬态光电流响应、电化学阻抗、电子顺磁共振测试及牺牲剂对比实验对其光催化降解机制进行了探究。结果表明,通过控制刻蚀氧化时间,可以精确调控CN-TiO_(x)催化剂的光吸收能力和电荷传输性能;随着刻蚀氧化时间的延长,其光吸收边向可见光区红移,从而促进了光催化过程中的激子跃迁,形成的Ti^(3+)活性位点有助于促进反应物的化学吸附与活化;催化过程中的活性氧物种主要是光生空穴、超氧阴离子自由基和羟基自由基;刻蚀氧化15 h得到的CN 15-TiO_(x)表现出较高的光催化降解性能,在模拟太阳光下对MB的降解率在50 min内达到了88%。 展开更多
关键词 氧化钛 光催化降解 光吸收能力 电荷分离迁移
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厚度减薄调控Bi_(4)NbO_(8)Cl的内建电场以增强光催化活性的研究
16
作者 刘桐 黄世谋 +2 位作者 郝恩强 曹羽希 朱聪聪 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第7期2701-2709,共9页
光生载流子较低的分离率和较高的复合率是半导体光催化剂效率受限的重要原因。而利用铁电体的内建电场作为额外驱动力,是提升光生载流子分离效率的可行方案。本文以典型的铋基铁电半导体材料Bi4NbO8Cl作为模型体系,基于内建电场随片层... 光生载流子较低的分离率和较高的复合率是半导体光催化剂效率受限的重要原因。而利用铁电体的内建电场作为额外驱动力,是提升光生载流子分离效率的可行方案。本文以典型的铋基铁电半导体材料Bi4NbO8Cl作为模型体系,基于内建电场随片层厚度减薄而增强的特性,为了避免堆叠而造成光催化活性减弱,构建了由Bi_(4)NbO_(8)Cl超薄纳米片组成的三维(3D)纳米交联结构。通过片层厚度减薄增强了Bi_(4)NbO_(8)Cl的内建电场,从而驱动光生载流子更有效地分离。通过光电化学测试,分析了内建电场增强对光生载流子分离、转移和复合过程的影响。此外,还分析了内建电场随片层厚度减薄而增强的内在机制。最终,对双酚A的光催化降解实验表明,三维纳米交联结构的光催化效率提高了2.41倍。本工作为深入理解内建电场对光生载流子分离的作用机制提供了新视角。 展开更多
关键词 光催化 铁电半导体材料 电荷分离 二维材料 Bi_(4)NbO_(8)Cl 内建电场
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多策略提升卤化氧铋活性材料的光电性能及其在光电化学领域的应用进展
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作者 严鹏程 王鹏 +7 位作者 黄婧 莫曌 徐丽 陈芸 张瑜 齐志冲 许晖 李赫楠 《物理化学学报》 北大核心 2025年第2期48-80,共33页
光电化学(PEC)技术作为一种简单的太阳能转换装置,是解决环境和能源挑战最有前途的方法之一。PEC技术主要涉及到在光照射下光活性材料被激发导致载流子生成和电荷转移,进而发生光电转换的过程,活性材料在整个系统中起着核心作用。因此,... 光电化学(PEC)技术作为一种简单的太阳能转换装置,是解决环境和能源挑战最有前途的方法之一。PEC技术主要涉及到在光照射下光活性材料被激发导致载流子生成和电荷转移,进而发生光电转换的过程,活性材料在整个系统中起着核心作用。因此,获得高效PEC性能的关键是设计和合成高光电活性材料。光活性材料的光电转化效率主要取决于较宽的光吸收响应范围和较快的光生载流子分离和传递速率。常见的光敏半导体可以作为光电活性材料,包括金属氧化物、金属硫化物、有机小分子和有机聚合物等。但是由于单个半导体材料的固有局限性,难以满足不断增长的检测需求。探索具有特定结构组成的功能复合材料可以克服单个半导体材料的性能缺陷。此外,太阳光谱中紫外光区仅占约5%,而可见光占比约45%。研发可见光驱动的光电活性材料例如银基、铋基、有机聚合物材料等对于PEC技术的商业应用具有更重要意义。由于BiOX(X=Cl,Br,I)基材料具有带隙可调、独特的层状结构、无毒性、光吸收范围宽、光稳定性优异等特点,基于BiOX(X=Cl,Br,I)的PEC技术已成为研究热点。本文介绍了BiOX(X=Cl,Br,I)基材料的理化性质,从提升太阳光的利用率、抑制光生电子和空穴的复合着手,从表面和界面两个角度讨论了BiOX(X=Cl,Br,I)基材料的改性方法,重点介绍了其在微结构调控、表面缺陷、官能团修饰、金属沉积、杂原子掺杂和异质结构建等方面的研究进展。通过不同的设计策略,可以有效地提高BiOX(X=Cl,Br,I)光生载流子的分离效率,从而提高其PEC性能。介绍了改性BiOX(X=Cl,Br,I)在PEC传感、光电水分解、光电催化降解、CO_(2)还原、固氮和光催化燃料电池等方面的应用。最后,讨论了BiOX(X=Cl,Br,I)材料在上述应用中面临的挑战,并对BiOX(X=Cl,Br,I)材料未来的研究和实际应用进行了展望。 展开更多
关键词 卤化氧铋 光电化学性能 电荷分离 传感器 异质结
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Photocatalytic oxidation of high concentration NO over SnS_(2)/g-C_(3)N_(4): A mechanistic study
18
作者 WANG Haocun ZHANG Qixin +2 位作者 YANG Yifan BIAN Junjie LI Chunhu 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期323-335,共13页
This study aims to enhance the photocatalytic performance of 2D/2D heterojunctions for NO removal from marine vessel effluents.SnS_(2)/g-C_(3)N_(4) composites were successfully constructed via a facile solvothermal me... This study aims to enhance the photocatalytic performance of 2D/2D heterojunctions for NO removal from marine vessel effluents.SnS_(2)/g-C_(3)N_(4) composites were successfully constructed via a facile solvothermal method,demonstrating a significant improvement in photocatalytic NO removal under visible light irradiation.For high-flux simulated flue gas,the composite with 10%SnS_(2)(denoted as SNCN-10)showed exceptional NO removal efficiency,reaching up to 66.8%,along with excellent reusability over five consecutive cycles.Detailed band structure and density of states(DOS)calculations confirmed the formation of a characteristic heterojunction.Spin-trapping ESR spectroscopy identified·O_(2)^(-)−as the key reactive species driving NO oxidation.Additionally,in situ DRIFT spectroscopy revealed that SNCN-10 facilitated the conversion of NO to nitrate through intermediate species,including bridging nitrite and cis-nitrite(N_(2)O_(2)^(2-)).Kinetic studies further indicated that NO oxidation followed the Langmuir-Hinshelwood(L-H)mechanism.Based on density functional theory(DFT)calculations of free energy changes,a comprehensive reaction pathway for NO oxidation was proposed.These findings provide valuable insights for the development of efficient photocatalytic strategies for NO removal. 展开更多
关键词 polymeric g-C_(3)N_(4) charge separation PHOTOCATALYSIS NO removal DFT calculations
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g-C_(3)N_(4)在光催化制氢领域的研究进展:如何促进光吸收和载流子的分离传输 被引量:6
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作者 王立志 陕绍云 +3 位作者 支云飞 苏红莹 胡天丁 蒋丽红 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2199-2207,共9页
光催化分解水是一种制取H2的有效途径。石墨碳氮化物(g-C_(3)N_(4))具有成本低、反应稳定以及尺寸、厚度、结构、形貌等可控的优点,已引起广泛关注。但g-C_(3)N_(4)目前在光催化领域主要存在两个局限:g-C_(3)N_(4)不能有效地吸收光来产... 光催化分解水是一种制取H2的有效途径。石墨碳氮化物(g-C_(3)N_(4))具有成本低、反应稳定以及尺寸、厚度、结构、形貌等可控的优点,已引起广泛关注。但g-C_(3)N_(4)目前在光催化领域主要存在两个局限:g-C_(3)N_(4)不能有效地吸收光来产生足够多的光生电子-空穴对;g-C_(3)N_(4)不能有效地运输及分离光生电子-空穴对,以至于电子与空穴的复合率较高。首先,介绍了增加g-C_(3)N_(4)的可见光吸收途径,重点综述了g-C_(3)N_(4)微观形貌、非金属元素掺杂g-C_(3)N_(4)、金属元素复合g-C_(3)N_(4)在光催化制氢上的应用;接着,总结了原子掺杂g-C_(3)N_(4)、半导体复合g-C_(3)N_(4)、新型材料掺杂g-C_(3)N_(4)在增强g-C_(3)N_(4)的电荷运输、分离方面的研究进展;最后,指出了g-C_(3)N_(4)未来的研究方向。 展开更多
关键词 光催化 石墨碳氮化物 制氢 光吸收 电荷运输 电荷分离
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光激发电荷在光催化氧化还原反应中的全利用 被引量:8
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作者 王中辽 汪静 +1 位作者 张金锋 代凯 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第6期4-25,共22页
光催化转化CO_(2)为碳氢燃料,分解水产氢,选择性有机合成,还原N_(2)为NH_(3),降解毒害的有机污染物等对解决能源环境问题有重要意义。早在1972年,研究者利用TiO_(2)通过光催化实现了全面分解水产氢和产氧。由于低的可见光利用率,严重的... 光催化转化CO_(2)为碳氢燃料,分解水产氢,选择性有机合成,还原N_(2)为NH_(3),降解毒害的有机污染物等对解决能源环境问题有重要意义。早在1972年,研究者利用TiO_(2)通过光催化实现了全面分解水产氢和产氧。由于低的可见光利用率,严重的载流子复合和过高的水氧化能垒导致光催化全面水分解的效率极低。由于氢相对于氧更具有经济价值,因此牺牲剂辅助的光催化产氢被大量研究。由于牺牲剂可以快速的消耗光生空穴,有效降低了氧化端的能垒,光催化产氢的效率相比于光催化水分解的效率提高了3–4个量级。然而,牺牲剂的使用不仅导致了光生空穴的浪费,成本的提高,还导致了潜在的环境问题。近些年,研究者通过将光催化还原反应和光催化氧化反应结合在一起实现了电子空穴的全面利用,并改进了氧化和还原的效率。同时,电子空穴的全面利用也有效的促进了电荷的分离并提高了催化剂的稳定性。然而,由于全面氧化还原的设计难度大,反应过程复杂,因此光催化全面氧化还原的机理尚不够明确,仍然需要大量的探索。在这篇综述中,首先从光捕获、光激发电荷分离、氧化还原反应的热力学和动力学过程等角度讨论了光催化的基本原理。然后根据不同的光催化氧化反应和光催化还原反应的耦合,比如光催化整体水分解、光催化产H_(2)与有机氧化耦合、光催化CO_(2)还原与有机氧化耦合、光催化产H_(2)O_(2)与有机氧化耦合、光催化N_(2)还原与N_(2)氧化耦合、光催化有机还原与有机氧化耦合等光催化全面氧化还原反应进行了系统分类。随后,从光催化材料的设计、反应条件、反应物和产物的多样性等方面详细考虑了光催化氧化还原反应的设计要点。此外,通过功函数、电子密度差、Bader电荷、吸附自由能的变化,讨论了密度泛函理论(DFT)计算在揭示光激发电荷转移、中间体转变过程中的速率决定步骤和氧化还原反应势垒方面的重要作用。然后,结合典型案例,尽可能通过原位表征和DFT计算,详细分析了各种光催化氧化还原反应的活性和机理。最后,从构建S型异质结光催化剂、合理负载助催化剂、设计光催化剂形貌、开发新型光催化剂、合理选择氧化半反应和还原半反应耦合、原位表征和DFT计算的结合等角度对光催化全面氧化还原反应的应用进行了总结和展望。该工作为光催化整体氧化还原反应的设计策略和机理洞察提供了参考。 展开更多
关键词 光催化 整体氧化还原反应 太阳能利用 电荷分离 协同效应
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