三维多孔复合碳层对电极的制备及其光伏性能研究

基于TiO_2光阳极、Pt对电极的染料敏化太阳能电池(DSSC)因其优异的光电转换特性受到了广泛的关注,然而Pt昂贵的价格制约了其发展与应用.针对这一问题,本文设计、制备了一种由相对致密且高导电的石墨膜(PC层,底层)及多孔碳纳米颗粒膜(CC层,顶层)构成的低成本、高性能三维多孔复合碳层对电极.基于该CC/PC对电极的DSSC具有优异的光伏性能:在1.5标准太阳光照射下,其填充因子高达65.28%(较Pt对电极高4.1%)、光电转换效率高达5.9%(为Pt对电极的94.2%). CC/PC对电极的优异光伏性能主要归因于其独特的三维多孔导电结构,该结构有极高的比表面积和丰富的催化反应活性位,有利于电子的快速传输及离子的快速转移,在这些因素的协同作用下,其光电转换性能大大改善.     

新型窗帘式WO3基电致变色器件设计与制备

采用磁控溅射法制备氧化钨(WO₃),基于电流驱动模型设计制备无需对电极层的新型窗帘式电致变色器件,并对器件的边框、WO₃薄膜的最佳厚度和离子储存区尺寸进行了系统优化。结果表明,制备得到的WO₃薄膜在550 nm波长处的调制率高达78%,1000圈循环伏安曲线测试后电荷储量衰减率仅为3.5%;设计的窗帘式器件显色区域高度可控,且消除了对电极对器件性能的影响。该研究为电致变色器件结构创新提供了新思路。     

花状硫化铜级次纳米结构的制备及可见光催化活性研究

本实验以氯化铜 (CuCl₂·2H₂O) 和二硫化碳(CS₂)为原料, 以乙二醇(C₂H₆O₂) 为溶剂, 通过溶剂热法成功制备了具有可见光活性的花状硫化铜(CuS) 级次纳米结构. 并利用X射线粉末衍射技术(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM) 等技术对其进行了表征, 利用紫外可见吸收光谱(Uv-vis)分析了其光学性能, 并以甲基橙为目标降解物对其可见光催化活性进行了研究. 结果表明: 花状CuS级次纳米结构具有很高的可见光催化活性, 与体相CuS粉末相比有很大的提高, 在自然光照射下对甲基橙的降解率可以达到100%. 同时本文对花状级次纳米结构的形成机理进行了分析. 关键词： 硫化铜 溶剂热 级次纳米结构 光催化     

SnO2量子点/石墨烯复合结构的合成及其光催化性能研究

本文以SnCl₄·5H₂O和氧化石墨烯为先驱物, 乙醇水溶液为溶剂, 采用一种简单的水热法一步合成了具有可见光催化活性的SnO₂量子点(约3–5 nm)与石墨烯复合结构, 利用透射电子显微镜(TEM), 高分辨透射电子显微镜(HRTEM), X射线衍射仪(XRD), 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对其结构进行了表征, 利用紫外可见吸收光谱(UV-vis)分析了其光学性能, 罗丹明-B染料为目标降解物研究了SnO₂量子点/石墨烯复合结构可见光催化性能. 结果表明: 与纯SnO₂、纯石墨烯相比, 复合结构显示出了很高的可见光催化活性. 通过对其结构进行分析, 我们提出了SnO₂量子点/石墨烯复合结构的形成机制及其可见光催化活性机理.     

纳米硅薄膜的生长动力学与计算机模拟

氢化纳米硅(nc-Si:H)薄膜由于其具有奇异的结构和独特的性质,而引起广泛的关注.本文在等离子体增强化学气相淀积(PECVD)系统中,以高纯H₂高度稀释SiH₄为反应气体源,在射频和直流双重功率源的激励下制备成功具有纳米结构的nc-Si:H薄膜.利用高分辨率电子显微镜(HREM)、Raman散射谱(RSS)、扫描隧道电子显微镜(STM)等实验技术对nc-Si:H薄膜样品作了研究.基于对薄膜制备过程的动力学分析,提出nc-Si:H薄膜的分形生长模型:扩散与反应限 关键词：     

镧掺杂BaSnO3薄膜的电学和光学特性

利用射频磁控溅射法在(LaAlO₃)_0.3(SrAl_0.5Ta_0.5O₃)_0.7 (001)单晶基底上生长了镧掺杂BaSnO₃外延薄膜. 通过Hall效应和热电势测量证实了镧掺杂BaSnO₃薄膜具有n型简并半导体特征, 并且基于载流子浓度和Seebeck系数计算出电子的有效质量为0.31m₀ (m₀为自由电子质量). 镧掺杂BaSnO₃薄膜在可见波段具有良好的透明性(透过率大于73%). 基于介电模型对薄膜的透过率曲线进行拟合, 从拟合结果中不仅得到了薄膜的厚度为781.2 nm, 能带宽度为3.43 eV、 带尾宽度为0.27 eV和复光学介电常数随波长的变化规律, 而且也强力地支持了基于电学参数计算电子有效质量的正确性.     

共沉淀法制备暖白光LED用Na2TiF6:Mn4+红色荧光粉及其发光性能研究

采用简便的共沉淀法制备了不同Mn⁴⁺ 掺杂摩尔分数的Na₂TiF₆:Mn⁴⁺ 红色荧光粉。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、红外光谱仪、荧光光谱仪对荧光粉的结构、形貌、傅立叶红外光谱、激发和发射光谱及荧光寿命曲线进行了表征。结果表明,Mn⁴⁺的掺杂没有改变Na₂TiF₆的晶格结构,样品具有六方结构。Mn⁴⁺最佳掺杂摩尔分数为4.77%,量子效率为74%。在460 nm激发下,最强窄带发射峰位于628 nm处(²E_g-⁴A₂),色坐标为(0.681,0.317)。²E_g能级的荧光寿命曲线遵循双指数衰减,其荧光寿命值为3.148 ms。     

Eu掺杂Si纳米线的光致发光特性

利用Si(111)衬底, 以Au-Al为金属催化剂, 基于固-液-固生长机理, 在温度为1100℃, N₂气流量为1.5 L/min、生长时间为30–90 min等工艺条件下, 制备了直径约为100 nm、长度为数微米的高密度、均匀分布、大面积的Si纳米线(～10¹⁰ cm^-2). 对Si纳米线进行了Eu掺杂, 实验研究了不同长度的Si纳米线以及不同掺杂温度、掺杂时间等工艺参数对Eu离子红光发射的影响, 利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对Si纳米线表面形貌和Eu掺杂后Si纳米线的结晶取向进行了测量和表征; 室温下利用Hitachi F-4600型荧光分光光度计对样品的激发光谱和发射光谱进行了测试和分析. 结果表明: 在Si纳米线生长时间为30 min、掺杂温度为1000℃、 最佳激发波长为395 nm时, 样品最强荧光波长为619 nm (⁵D₀→⁷F₂); 同时, 还出现了576 nm (⁵D₀→⁷F₀), 596 nm (⁵D₀→⁷F₁), 658 nm (⁵D₀→⁷F₃)和708 nm (⁵D₀→⁷F₄)四条谱带.     

Ti-B-C-N纳米复合薄膜结构及力学性能研究

利用反应磁控溅射方法在单晶硅和高速钢(W18Cr4V)基片上制备出不同C含量Ti-B-C-N纳米复合薄膜. 使用X射线衍射和高分辨透射电子显微镜研究了Ti-B-C-N纳米复合薄膜的组织和微观结构,用纳米压痕仪测试了它们的硬度和弹性模量. 结果表明,利用往真空室通入C₂H₂气体的方法制备得到的Ti-B-C-N纳米复合薄膜中,在所研究成分范围内只发现TiN基的纳米晶. 当C₂H₂流量较小时,C元素的加入可以促进Ti-B-C 关键词： Ti-B-C-N薄膜 磁控溅射 微观结构 力学性能     

不同氮源制备CNx纳米管薄膜及其低场致电子发射性能

采用高温热解法，分别以氯化铵(NH₄Cl)和乙二胺(C₂H₈N₂)为氮源在洁净的硅片上沉积生长CN_x纳米管薄膜.利用扫描电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜和拉曼光谱对CN_x纳米管进行形貌观察和表征.结果显示不同氮源制备出的CN_x纳米管薄膜的洁净度、有序度以及纳米管的结构明显不同.热解乙二胺(C₂H₈N₂)/二茂铁(C₁₀H₁₀Fe)制备出的结晶度较低的“竹节状” 结构CN_x纳米管平行基底表面有序生长，而且低场致电子发射性能优越,开启电场1.0V/μm，外加电场达到2.89V/μm时发射电流密度为860μA/cm². 关键词： x纳米管')" href="#">CN_x纳米管 高温热解 “竹节状”结构 场致发射     

三苯膦-铂(Ⅱ)络合物的质子核磁共振研究(Ⅰ)

过渡金属离子的d-电子特性,使得它们的络合物可以在很多有机合成反应中起催化作用,含三苯磷配体的反式铂氢络合物就是一种稳定的、广泛应用的催化剂^[1.2.3.4.]。为此,本工作合成了反式-[PtHXL₂],L=PPh₃,X=Cl^-、Br^-、I^-、NO₃^-、NO₂^-、NCS^-六种铂络合物,并测定了其¹H-NMR谱。实验获得该络合物系列中,与铂(Ⅱ)相连的质子在高场具有较大的化学位移,即δ_H=-12~-24ppm和很大的铂-氢偶合常数即J_pt-H=900-1400Hz,以及磷氢偶合常数即J_p-H≈15Hz。此外,还研究了配体对铂-氢的¹H化学位移及铂-氢偶合常数;铂-氢键长对铂-氢的¹H化学位移的影响,并找出了一定的规律性。从而得到了络合物的顺反异构,键合异构及电子密度分布的有关信息。关于铂络合物的核磁共振研究,虽有过报道^[5.6],但配体为三苯膦的反式-[PtH(PPh³)₂]系列络合物NMR研究,尚未见报道。     

有机阳离子对卤素钙钛矿太阳能电池性能的影响

采用第一性原理计算了CH_3NH_3PbI_3中有机部分CH_3NH_3~+和CH_3NH_3的静电特性.结果表明:CH_3NH_3~+具有强的亲电特性,CH_3NH_3的CH_3~-端具有弱亲电性,而NH_3~-端具有弱亲核性.发现在CH_3NH_3PbI_3中CH_3NH_3~+之间强静电排斥作用在相变中起着重要的作用,且在室温条件下CH_3NH_3~+在无机笼中具备活性和无序的特性,使得TiO_2/CH_3NH_3PbI_3异质结中n型TiO_2的电子通过界面扩散到CH_3NH_3PbI_3材料,并与CH_3NH_3~+结合形成CH_3NH_3,CH_3NH_3的静电特性导致在内建电场作用下更容易取向,取向的CH_3NH_3周围形成的静电场会变得更弱和更加均匀.这对无机框架上载流子的产生和传输更加有利,这样的异质结比传统的pn结具有更大优势.这是CH_3NH_3PbI_3太阳能电池高的光电转换效率的重要原因.     

磷酸二氢根离子对香豆肼化合物的高选择性荧光增强

设计合成了荧光探针N,N-二.乙基氨基香豆素-3-肼基-2,4-二硝基苯肼(DC).光谱滴定实验显示,H2PO4-与DC能够以1∶1的化学计量比形成配合物.进一步的实验发现,和相同含量的DC溶液相比,该配合物溶液的相对光致荧光强度显著增强,同时伴有紫外吸收光谱红移,溶液颜色由橙黄色迅速变为紫色.其它阴离子,如F-、NO...     

十二烷二酸修饰TiO_2电子传输层改善钙钛矿太阳电池的电流特性

在经典的平面异质结钙钛矿太阳电池中,TiO_2致密层的电子传输性能一直是获得优异光伏性能的决定性因素之一.相较于spriro-OMe TAD等常见的空穴传输材料优异的空穴传输能力,作为电子传输材料的TiO_2的导电性较弱,无法形成良好的电荷匹配.为了解决这个问题,我们使用自组装的十二烷二酸(DDDA)单分子层来修饰TiO_2致密层的表面,TiO_2致密层的导电性能得到大幅提升,并且其能带结构得到优化,促进了电子传输,降低了电子积聚和载流子复合,使得电池的短路电流密度(JSC)从修饰前的20.34 mA·cm~(-2)提升至修饰后的23.28 mA·cm~(-2),进而使得电池在标准测量条件下的光电能量转换效率从14.17%提升至15.92%.同时还发现,通过DDDA修饰TiO_2致密层,所制备的器件的光稳定性显著提升,器件未封装暴露在AM 1.5光强100 mW·cm~(-2)的模拟太阳光下超过720 min,保持初始效率的71%以上且趋于稳定.     

NH4H2PO4和ND4D2PO4晶体微结构的拉曼光谱研究

本文利用偏振拉曼光谱和第一性原理, 对磷酸二氢铵(NH₄H₂PO₄, ADP)和不同氘含量磷酸二氢铵DADP晶体的晶格振动模式进行了研究. 实验测得了不同几何配置、200–4000 cm^-1范围的偏振拉曼光谱, 分析在不同氘含量条件下921 cm^-1和3000 cm^-1附近拉曼峰的变化. 在ADP晶体中, 基于基本结构单元NH₄⁺ 和H₂PO₄^-基团的振动模, 用第一性原理进行了数值模拟, 进一步明确拉曼峰与晶体中原子振动的对应关系; 通过洛伦兹拟合不同氘含量DADP晶体的拉曼光谱中2000–2600 cm^-1处各峰的变化讨论了DADP 晶体的氘化过程, 结果表明氘化顺序是先NH₄⁺ 基团后H₂PO₄^-基团, 研究结果为今后此类材料的生长和性能优化奠定了基础.     

溶剂热制备锂电池负极材料CNT-ZnFe2O4及其电化学性能

为了改善锂离子电池负极材料ZnFe₂O₄导电性差和循环寿命低的缺点,利用溶剂热反应方法制备了ZnFe₂O₄,并通过复合碳纳米管对ZnFe₂O₄进行改性。充放电测试结果表明：经过50次充放电后,碳纳米管复合改性后的ZnFe₂O₄容量保持在860 mA·h·g^-1,具有较好的循环稳定性。碳纳米管具有良好的导电性与导热性,改善了ZnFe₂O₄导电性差的缺点。     

WO3/Pt复合薄膜的制备及其光电催化性能

导电玻璃作为基底水热法生长了WO₃纳米棒,通过电沉积法改变沉积Pt的时间(40 s,80 s,120 s),以WO₃纳米棒为基底沉积得到不同的WO₃/Pt复合薄膜样品。通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜等测试手段将WO₃纳米棒薄膜和WO₃/Pt复合薄膜样品进行表征。结果表明成功制备了WO₃/Pt复合薄膜样品。漫反射结果显示WO₃/Pt复合薄膜与WO₃薄膜相比具有更强的光吸收。交流阻抗谱显示WO₃/Pt复合薄膜与WO₃纳米棒薄膜相比增强了电荷转移效率。利用光电流、光电催化对WO₃/Pt复合薄膜进行光电性能测试,结果表明WO₃/Pt复合薄膜相较于单一WO₃薄膜光电流活性更高和光电催化活性更强,并且沉积时间为80 s的WO₃/Pt复合薄膜显示最为优异的光电流和光电催化性能。同时,沉积时间为80 s的WO₃/Pt复合薄膜的光电催化性能优于其光催化和电催化性能。     

Field-free molecular orientation enhanced by tuning the intensity ratio of a three-color laser field

We theoretically study the field-free molecular orientation induced by a three-color laser field. The three-color laser field with a large asymmetric degree can effectively enhance the molecular orientation. In particular, when the intensity ratio of the three-color laser field is tuned to a proper value of I_3: I_2: I_1= 0.09 : 0.5 : 1, the molecular orientation can be improved by ～ 20% compared with that of the two-color laser field at intensity ratio I_2: I_1= 1 : 1 for the same total laser intensity of 2×10~(13)W/cm~2. Moreover, we investigate the effect of the carrier-envelope phase(CEP) on the molecular orientation and use the asymmetric degree of the laser field to explain the result. We also show the influences of the laser intensity, rotational temperature, and pulse duration on the molecular orientation. These results are meaningful for the theoretical and experimental studies on the molecular orientation.     

一个新的自由能函数对介电高弹薄膜的多组等双轴预拉伸下力电耦合实验的预测

当介电高弹聚合物薄膜被施以面内等双轴预拉伸后, 受到厚度方向的电压作用时, 薄膜在力场和电场共同作用下产生大变形. 电场采用Maxwell应力分析, 力场采用橡胶弹性模型分析. 拟合这类变形的常用橡胶弹性模型主要有Neo-Hookean, Arruda-Boyce, Gent等模型. 这些模型对实验数据的定量拟合存在不同程度的偏差. 通过对实验数据的分析, 结合数学方法, 提出了一个新的自由能函数模型. 通过该模型对VHB4905介电高弹聚合物薄膜的多组等双轴预拉伸电力耦合实验进行拟合, 并以Neo-Hookean, Gent模型作为对照, 结果与实验数据拟合很好, 比对照模型的偏差明显缩小.