Preparation and Photoeletrochemical Performance of CdS Quantum Dot Sensitized ZnO Nanorod Array Electrodes

Corresponding author. Email: [email protected]; Tel: +86-592-2189663[中文文摘]采用连续式离子层吸附与反应法制备了CdS量子点敏化的ZnO纳米棒电极.应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对CdS量子点/ZnO纳米棒电极的形貌、晶型和颗粒尺寸进行了分析和表征;采用光电流-电位曲线和光电流谱研究了不同CdS循环沉积次数及不同沉积浓度对复合电极的光电性能影响.结果表明,前驱体浓度都为0.1mol·L-1且沉积15次敏化后的ZnO纳米棒阵列电极光电性能最好.与单纯的ZnO纳米棒阵列电极和单纯的CdS量子点电极相比,其光电转换效率显著提高,单色光光子-电流转换效率(IPCE)在380nm处达到76%.这是因为CdS量子点可以拓宽光的吸收到可见光区,并且在所形成的界面上光生载流子更容易分离.荧光光谱实验进一步说明了光电增强的原因是,两者间形成的界面中表面态大大减少,有利于减少光生电子和空穴的复合. [英文文摘]We sensitized CdS quantum dots on a ZnO nanorod array electrode by the successive ionic layer adsorption and reaction method.Scanning electron microscopy(SEM),X-ray diffraction(XRD),and transmission electron microscopy(TEM) experiments were performed to characterize the morphology,crystalline phase,and grain size of the CdS quantum dot sensitized ZnO nanorod array electrodes.The effect of CdS deposition cycle number and the precursor concentration were studied by photocurrent-potential characteristics and photocurrent spectra. The results showed that the best photoelectrochemical performance was obtained at 0.1 mol·L-1 for both Cd2+ and S2- after 15 cycles. Meanwhile, the composite films exhibited a remarkably enhanced photoelectric conversion efficiency compared with the ZnO nanorods array films and with CdS quantum dot electrodes. The monochromatic incident photon-toelectron conversion efficiency (IPCE) was as high as 76% at 380 nm. This may be attributed to the broad light harvesting capability of CdS and the efficient separation of photogenerated carriers on its interface. The reason for this enhancement was further confirmed by a photoluminescent experiment. The results showed that sensitization with CdS quantum dots reduced the recombination of electron and hole pairs resulting in an enhancement in the photocurrent.国家自然科学基金(20433040

间歇性与连续性降雨对黄土坡面细沟侵蚀影响的比较

采用室内模拟降雨试验，对比了间歇性降雨与连续性降雨对黄土坡面细沟侵蚀的影响差异，量化 了间歇性降雨相对于连续性降雨条件的试验误差，并评估该试验方法在坡面侵蚀模拟中的适宜性。结果 表明：（１）低雨强（&le;６０ｍｍ／ｈ）时，对于间歇性降雨试验，坡面细沟产沙大幅降低，误差达－４０．８％，伴随着 沟宽、沟深和割裂度等形态指标的减小，误差介于－３３％～－４５％；产流误差较小，为０．４％。（２）高雨强 （&ge;９０ｍｍ／ｈ）时，产流产沙、细沟形态的各项指标误差均不大，为３％～１２％，对试验结果影响相对较小。 （３）在采用间歇性降雨试验方法时，建议采用高雨强试验条件（&ge;９０ｍｍ／ｈ），才能准确模拟天然降雨的细 沟侵蚀过程，且在高雨强时应控制间歇性降雨试验每一阶段的降雨历时，避免累积产沙量的持续快速增长 而导致细沟侵蚀剧烈发展，误差进一步增大。由于土壤性质的区别，该试验结果在其他区域的适用性还有 待深入研究。研究结果可为坡面细沟侵蚀的过程与机理研究提供技术支撑。</p

黄土丘陵沟壑区沟道土地整治对径流-泥沙-氮素 排放影响的模拟研究

针对黄土丘陵沟壑区沟道土地整治工程对水资源和水环境的影响难以评价的突出问题和现实需要，通过不同雨强和不同 沟道土地整治比例的模拟降雨试验，研究了沟道土地整治工程对地表和地下径流过程的影响，分析了地表和地下径流氮素排放对 沟道土地整治工程的响应，探讨了沟道土地整治工程对降水分配和氮素排放的作用机制。结果表明：沟道土地整治能调节降水分 配、拦截地表径流、促进降水向地下径流转化，降水分配的调节程度随沟道土地整治比例的增加而增加；与无整治工况相比，在不同 的降水强度下，30%和60%的沟道整治平均将降水的地表径流、土壤持留和地下径流比例从62∶21∶17 分别调整为45∶22∶33 和27∶23∶ 50。沟道土地整治减少地表径流中泥沙、硝态氮和铵态氮的输出，却有增加地下径流中硝态氮输出的风险；60%的沟道土地整治分 别降低地表径流泥沙输出69%~82%、铵态氮输出63%~74%、硝态氮输出31%~48%，增加地下径流中硝态氮输出160%~337%，对 地下径流铵态氮输出无影响。</p