双有序孔道结构:光的选择与增强

中国科学院过程工程研究所王丹研究团队与其合作者利用双模板法合成了一种宏孔呈有序周期排列且孔壁由有序介孔TiO2组成的反蛋白石结构。

一维TiO2纳米管催化剂在光解水领域的最近研究进展

近期,苏州大学赖跃坤教授及其研究团队集中总结了今年来人们制备一维TiO2纳米管的各种方法,包括水热法、溶剂热法、模板法,以及电化学阳极氧化法。文章对各种制备方法进行细致描述,并对各条件制备的TiO2的结构形态进行了详细对比分析。

问渠哪得“氢”如许,唯有源头“活水”来:TiO2/MoS2异质界面高效产氢

新加坡南洋理工刘政教授课题组以TiO2纳米棒为基础,制MoS2纳米片,择<002>面相连,借后者之面导电性,得高效催化界面,产氢效率较纯TiO2提升30余倍。

MnPSe3单层材料:可见光全分解水的新型光催化剂

南开大学材料科学与工程学院的周震教授及其团队通过大量第一性原理计算发现一系列有望被用作光解水催化剂的二维材料,层状MPS3(M = Fe, Mn, Ni, Cd, Zn)和MPSe3(M = Fe, Mn)。

设计构筑基于TiO2的高效光解水体系:有序纳米锥阵列核/壳结构

德国伊尔姆瑙理工大学雷勇教授课题组以高度有序的多孔氧化铝模板为基础,通过原子层沉积技术(ALD)设计构筑了一种基于TiO2的新型的三维纳米锥阵列核/壳结构在提高TiO2的光解水效率领域取得突破。通过利用纳米锥阵列结构及表面均匀Au纳米颗粒的等离子共振效应,极大的增强了体系在紫外光和可见光部分光的吸收利用能力;AZO/TiO2核壳结构和优化设计的Au纳米颗粒可有效的促进电子-空穴对的分离,显著降低光生电子-空穴对在TiO2壳层内部的复合率;ALD精确控制的三维空间上TiO2的生长厚度,最大程度的收集和利用了TiO2耗尽层和扩散层中所产生的光生电子-空穴对。独特的结构和参数优化使得体系的光电性能提高了5倍多;此外,仅需要额外提供0.2 V的外加偏压就能够达到高至0.73%的光电化学转化效率;此值为已报道的TiO2/Au体系在最小偏压下的最高效率。

基于钙钛矿和铜铟镓硒的理想双吸收层光解水器件

一个理想的双吸收层光解水器件由一个能量带隙为1.0 eV的底层光吸收材料和一个带隙为1.7 eV的上层光吸收材料组成。这一带隙组合传统上只能通过III-V组材料来实现,而这些材料造价高昂,限制了它们的大规模应用。 钙钛矿光吸收材料的出现为实现这一理想器件提供了新的契机, 因为它的光吸收范围可以通过调节组分来实现,而且它们可以用溶液法制备,造价低廉。作为传统的太阳能电池材料,硅和铜铟镓硒大致满足底层光吸收材料的带隙要求。瑞士洛桑联邦理工大学罗景山博士等选择了铜铟镓硒作为底层光吸收层代表性材料,首次通过调节上层钙钛矿吸收层的带隙来趋近理想器件的要求。通过使用CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3作为上层吸收层,分别实现了2.6%和6.3%的全解水效率。通过理论分析,如果经过进一步优化,采用混合吸收层,这一双吸收层器件可以实现20%以上的全解水效率。

催化剂核壳结构能大幅度有效提高光电化学分解水的效率

西南大学洁净能源与先进材料研究院李长明教授及其研究团队在有效减少CdS/ZnO光电极中光生载流子的复合以提高光解水效率方面的研究取得了重要进展。他们利用材料原位合成方法,在ZnO纳米线阵列表面制备出分布均匀的Au@CdS核壳结构纳米粒子,巧妙地构建了具有核壳结构的Au@CdS-ZnO光电极,并实验证明该核壳结构有效提高了光电化学分解水效率。

基于高结晶度二氧化钛纳米管薄膜的高效染料敏化太阳能电池

上海交通大学陈险峰教授研究团队采用对高质量二氧化钛纳米管自由薄膜高温结晶的方式提高纳米管的结晶度,并应用于染料敏化太阳能电池中,获得了极具吸引力的高光电转换效率。

空间分离的助催化剂修饰的核/壳结构:更高效的光解水催化剂

日本东京大学Domen教授研究组的王道爱博士设计了一种新型空心球结构半导体光催化材料,并在空心球半导体的内壁修饰了利于收集电子用以产氢的Pt助催化剂,在空心球外表面修饰了利于富集空穴产氧的IrO2 或CoOx助催化剂, 从而得到空间分离的助催化剂修饰的高效光解水催化材料。

新型三维多孔Cu2S 微海绵球的可控合成及其光催化应用研究

复旦大学赵东元教授课题组采用水热合成方法制备出了具有三维多孔结构的Cu2S微海绵球(直径约为400-600 nm)。该三维多孔结构的Cu2S微海绵球有望进一步应用于染料敏化太阳能电池、光解水等光电转换电极材料中。