绝缘氧化物包覆对钙钛矿太阳电池性能及界面电荷复合动力学的影响

采用浸渍法对钙钛矿太阳电池的介孔层TiO₂纳米颗粒进行了SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃几种绝缘氧化物包覆,研究了其对电池光伏性能以及界面电荷复合动力学的影响。结果表明, SiO₂包覆之后,电池的填充因子(FF)从67.6%提高到72.3%,光电转换效率提升到13.7%, ZrO₂和Al₂O₃包覆导致电池开路电压提升约50mV,但是短路电流(J_sc)和填充因子略有下降。采用纳秒时间尺度的瞬态吸收光谱技术,从时间分辨的角度分析了钙钛矿电池界面的电子和空穴的复合寿命,对电池性能的变化给出了合理的解释。     

碘化铅作为空穴传输层在P3HT:PC61BM聚合物太阳能电池中的增强效果

开发了一类新型阳极界面缓冲材料PbI₂,制备了结构为ITO/PbI₂/P3HT:PC₆₁BM/Al(氧化铟锡导电玻璃/碘化铅/聚三已基噻吩:富勒烯衍生物/铝)的器件,制备工艺包括旋涂和蒸镀,考察了PbI₂在聚合物太阳能电池原型器件ITO/P3HT:PC₆₁BM/Al中的效果。不同碘化铅浓度,退火温度,退火时间,对PbI₂薄膜的质量都会有影响。很显然,高质量的PbI₂薄膜将会带来好的光电转化效率。PbI₂薄膜的透光性,结晶性,以及表面形貌可以用来描述所成薄膜的质量好坏。对能带来最好性能的碘化铅薄膜进行了紫外-可见光谱,X射线粉末衍射(XRD),原子力显微镜(AFM),扫描电子显微镜(SEM)等表征。实验发现,太阳能电池器件的效率对PbI₂浓度比较敏感,最优化的条件为,旋涂浓度为3 mg·mL^-1,100 ℃退火30 min,其电池的开路电压(V_oc)达到0.45 V,短路电流密度(J_sc)为7.9 mA·cm^-2,填充因子(FF)为0.46,与没有界面缓冲材料的器件相比,光电转换效率(PCE)由0.85%提高到1.64%。     

D-π-A-π-A结构有机光敏染料的合成及其在太阳能光电转化和光解水制氢中的应用

选择N,N'-二甲基苯胺作为电子给体,乙炔基和苯基作为π桥键,苯并噻二唑基团作为辅助受体,氰基丙烯酸为电子受体设计合成了一个具有D-π-A-π-A结构的有机染料OD2。对该染料的光谱性能和电化学性能进行了研究,并将其用作光敏剂引入太阳能光电转化和光解水制氢领域。当OD2应用于光伏领域：在AM1.5（100 mW·cm^-2）的光强下,OD2敏化的电池的光电转化效率（η）为4.40%（短路电流密度（J_sc）=10.58 mA·cm^-2,开路电压（V_oc）=630 mV,填充因子（FF）=0.65）;当OD2应用于染料敏化可见光催化制氢领域：在300 W氙灯光源可见光照射10 h,OD2敏化的Pt/TiO₂在pH=7.0,10%（φ,体积分数）三乙醇胺水溶液中的催化转化数（TON）为140,相应的表观制氢量子产率（Φ_H2）仅为0.42%。显然,OD2在光电转化领域比可见光催化分解水制氢领域更具有应用潜力。     

过氧化钛配合物(PTC)体系在柔性染料敏化太阳能电池中的应用

本文利用水性过氧化钛配合物(peoxotitanium complex:PTC)前驱体可低温合成锐钛矿TiO₂溶胶的特性,将其用作柔性染料敏化太阳能电池(DSSC)中的光阳极材料的成膜助剂.研究发现:加入基于PTC制得的TiO₂溶胶可以明显提高DSSC的光电转换性能,在制备DSSC的浆料中加入10%(体积分数)的基于PTC制得的TiO₂溶胶后,电池的光电效率可以提升50%.我们进一步研究了光电转换效率的影响因素,结果表明,溶胶的加入量和反应时间均有一最佳值,当基于PTC的TiO₂溶胶添加量为10%,反应时间为9h,所得到电池的光电性能最好.     

过渡金属离子的掺杂对TiO2光催化活性的影响

考察了过渡金属离子对TiO₂ 光催化性能的影响,结果发现:第二过渡系列金属离子对TiO₂ 膜的修饰作用比第一过渡系列金属离子的修饰作用更加明显;第二、六副族的金属离子对TiO₂ 膜的修饰效果较好.通过X射线衍射(XRD)、电镜分析 (SEM)、光电能谱分析 (XPS)及差热分析 (DTA)对催化剂表面进行了表征,结果表明:TiO₂ 的晶型为锐钛矿型,粒子半径为 32.58nm.     

电解质对TiO2纳米管阵列膜光生阴极保护效应的影响

基于光电化学测试考察了光电解池中电解质(NaNO₃, NaCl, Na₂SO₄, Na₂S和NaOH)的种类和浓度对阳极氧化法制备的锐钛矿型TiO₂膜电极光电性能的影响, 并解释了其作用机理.结果表明, 电解质捕获空穴的能力顺序为Na₂S>NaOH>Na₂SO₄>NaCl>NaNO₃.Na₂S和NaOH在溶液中具有协同作用, 当两者组成混合溶液并且浓度均为0.5 mol/L时, 更有利于TiO₂膜光生电子-空穴对的分离和光电转化性能的提高.当0.5 mol/L NaCl溶液中的403不锈钢(403SS)与0.5 mol/L Na₂S+0.5 mol/L NaOH混合溶液中的TiO₂膜电极耦连时, 光照膜电极可使403SS的电极电位负移约650 mV, 具有良好的光生阴极保护效应.当切断光源时, 在该混合液中TiO₂膜也能对403SS起到一定的阴极保护作用.     

通过磁控溅射金属钛生长金红石型二氧化钛纳米片阵列应用于钙钛矿太阳能电池

本文首次通过磁控溅射方法,在FTO表面溅射一层Ti金属层,结合水热反应,原位生长TiO₂纳米片阵列（TiO₂ NSAs）. 经过退火处理,Ti金属层转变为致密的TiO₂层,因此基于此方法制得的金红石型TiO₂ NSAs与FTO基底具有很强的结合力. 与通过原子层沉积 (ALD) 以及悬涂 (SC) 法所得的另外两种TiO₂致密层生长的TiO₂ NSAs对比发现,基于本文所述方法制备的TiO₂ NSAs作为支架层的钙钛矿太阳能电池具有最佳性能. 上述结果主要是由于该TiO₂ NSAs无明显缺陷,并且在TiO₂ NSAs/TiO₂致密层/FTO界面接触很好. 值得注意的是,通过优化实验条件,基于此种TiO₂ NSAs的钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率可达11.82%.     

稳态荧光探针法研究复配乳化剂的聚集行为

采用荧光探针技术,根据芘的第一振动峰I₁(373 nm)与第三振动峰I₃(384 nm)荧光强度的比值(I₁/I₃)随乳化剂浓度的变化,对十二烷基磺酸钠(AS)与壬基酚聚氧乙烯醚(Oπ-10)复配乳化剂的CMC值进行了测定,并与十二烷基磺酸钠(AS),壬基酚聚氧乙烯醚(Oπ-10)的CMC值进行了比较,结果表明复配乳化剂的CMC介于两者之间.以二苯甲酮为猝灭剂,用稳态荧光法测定了不同比例复配乳化剂的胶束聚集数,实验结果表明,复配乳化剂浓度为4—9倍CMC时,测定的胶束聚集数随复配乳化剂浓度的增大而线性增大;且Oπ-10:AS<2:1时,随着复合乳化剂中Oπ-10比例的增大,复配乳化剂胶束聚集数增大.利用芘的I₁/I₃值,结合胶束微环境的极性变化规律,探讨了复配乳化剂的聚集行为对硅丙乳液聚合物的影响.     

二氧化钛在钙钛矿太阳电池中的应用

纳米TiO₂由于具有合适的禁带宽度、良好的光电化学稳定性、制作工艺简单等特点,目前广泛应用于染料敏化、量子点和钙钛矿等太阳电池中。作为电池的重要组成部分之一,纳米TiO₂晶体尺寸、颗粒大小和制备方法等明显影响电池的光伏性能,相关研究工作一直是染料敏化、量子点和钙钛矿等太阳电池方面的重点。本文综述了纳米TiO₂作为致密层和骨架层在钙钛矿太阳电池中的应用研究进展,主要讨论了纳米TiO₂的不同形貌、制备方法以及结构等对电池光电性能的影响,并针对纳米TiO₂在后续对电池性能提升方面进行了展望。     

氧气氛烧结电极对染料敏化太阳电池微观性能影响机理研究

为了改善染料敏化太阳电池内电子的传输复合过程, 研究者尝试不同方法制备或改性TiO₂薄膜. 不同烧结气氛可以改变TiO₂薄膜的表面特性, 是一种有效的方法并被广泛研究. 采用两步烧结法制备氧气氛烧结TiO₂电极并应用于染料敏化太阳电池:第一步将电极在空气或氧气氛中510℃保温30 min以清除TiO₂薄膜中有机物; 第二步将电极进一步在氮气氛中510℃保温10 min以移除电极表面吸附的多余氧原子. 通过与空气烧结电池宏观性能及微观性能的对比, 细致研究了氧气氛烧结电极表面特性对染料敏化太阳电池传输复合微观动力学过程的影响机制. TiO₂薄膜表面特性及带边移动、电子传输复合过程的表征分别借助XPS能谱仪和强度调制光电流谱(IMPS)/强度调制光电压谱(IMVS)等探测技术完成. 结果表明, 氧气烧结电极Ti³⁺复合中心减少, 使电池内部电子复合得到有效抑制. 同时, 氧气烧结电极染料吸附量增加且导带边正移, 使得光生电子浓度升高, 膜内电子传输过程加快. 最终, 氧气烧结电极有效改善了电池光吸收效率、电子收集效率以及注入效率, 使电池效率由6.90%提升至7.53%.     

Dawson结构 [(HOCH_2CH_2)_2NH_2]_6·P_2W_(18)O_(62)·6H_2O的合成、表征、晶体结构

由二乙醇胺与H6P2W18O62·nH2O合成了[(HOCH2CH2)2NH2]6·P2W18O62·6H2O(I).单晶结构解析结果表明晶体属三方晶系,空间群为R-3,晶胞参数:a=b=c=1.36298(16)nm,α=β=γ=106.490(17)°,Z=1,V=2.1374(4)nm3,R=0.0837,Rw=0.2219.化合物分子由一个P2W18O626 阴离子、六个质子化的二乙醇胺、六个结晶水组成.标题化合物具有可逆光色性.热分析表明,化合物阴离子在463℃左右分解.     

复合纳米微粒Rh3+/TiO2/SnO2的合成、表征及光催化降解4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚的研究

采用溶胶 凝胶法制备复合纳米微粒Rh³⁺/TiO₂/SnO₂作系列光催化剂,运用BET、XRD等技术对样品进行了表征.讨论了影响污染物4 (2 吡啶偶氮)间苯二酚(PAR)光催化降解率的主要因素,实验结果表明:以Rh³⁺/TiO₂/SnO₂为复合光催化剂,当m(TiO₂)∶m(SnO₂)=56:44,ω(Rh³⁺)=2.0%,催化剂用量为1.0 g,通入空气的流量为10.0 L/min,试液的质量分数为2.0×10^-6,pH=7.0时,光照2h,PAR的降解率达到96.2%.     

金属氧化物阳极失效过程的电化学监测

采用循环伏安和电化学阻抗谱等电化学方法对金属氧化物阳极在硫酸中的寿命加速过程进行了监测.检测了阳极伏安电量,双电层电容,氧化物膜电阻和析氧反应的电荷传递电阻等电化学参数随电解时间的变化,并提出金属氧化物阳极电解失效的机理.     

八钼酸根阴离子有机胺化合物的合成与结构

由MoO3和(CH3)3N或(C2H5)3N反应合成了两种分子组成分别为[(CH3)3NH]4Mo8O26·2H2O(1)和[(C2H5)3NH]4Mo8O26·2H2O(2)的化合物.单晶X衍射结构分析表明,化合物(1)属三斜晶系,空间群为P1,晶胞参数a=1.0500(2)nm,b=1.0533(2)nm,c=1.0765(2)nm,α=100.21(3)°,β=101.93(3)°,γ=118.47(3)°,V=0.9698(3)nm3,R1=0.0524.化合物(2)属单斜晶系,空间群为P21,晶胞参数a=1.1512(2)nm,b=1.3097(3)nm,c=1.7610(4)nm,β=101.40(3)°,V=2.6028(9)nm3,R=0.0428.结构分析表明,两种化合物中Mo8O264-阴离子均发生畸变,有机阳离子增大,Mo-O键键长缩短,阴离子畸变增大.     

无机氢化物pK_(a1)与拓扑指数~mT的关系

在Randic分子价连接性拓扑指数的基础上,构建了价电子轨道平均能量拓扑指数mT 用其0,1阶指数0T,0T和1T以及Pauling电负性差的平方分别与P区无机氢化物的pKa1值关联,拟合成3个回归方程,其相关系数分别为0.9958,0.9960和0.9965,结构选择性达到唯一性表征 预测取得了较好的结果     

纳米薄膜光催化剂的制备与表面态研究

利用溶胶-凝胶提拉成膜法制备了TiO2,SnO2,Ag/SnO2,Ag/SnO2/TiO2纳米薄膜半导体催化剂.采用粉末电导法初步研究了纳米半导体薄膜催化剂的表面结构,测定了表面态能级相对于半导体导带边的位置.实验表明:四种催化剂在不同的表面能级位置都存在表面态:TiO2具有两类表面态,其能量分别为0.75eV和0.58eV.Ag/SnO2/TiO2由于Ag的担载,出现更负的表面态能级(0.33eV).这将会显著提高导带电子密度,加速光催化反应速率.     

六亚甲基四胺锑(Ⅲ)、铋(Ⅲ)配合物的固相合成与表征

通过固相反应,合成了新的配合物六亚甲基四胺锑(Ⅲ)、铋(Ⅲ):SbCl3(C6H12N4)2·H2O(1)、BiCl3(C6H12N4)2·H2O(2).经元素分析、X 射线粉末衍射、远红外光谱和差热 热重分析进行表征,确定了配合物的组成和结构.对XRD谱指标化,确定其晶系和晶胞参数.SbCl3(C6H12N4)2·H2O(1):a=1.2490nm,b=1.4583nm,c=1.6870nm,β=91.78°,V=3.0706nm3;BiCl3(C6H12N4)2·H2O(2):a=1.3250nm,b=1.3889nm,c=1.7449nm,β=98.94°,V=3.1725nm3.     

铒铁钴系复合氧化物的制备及其导电性

采用Sol-Gel法制备了ErFe1-xCoxO3-δ稀土复合氧化物纳米晶,用SEM观察了其微粒的大小及形貌,用XRD进行了物相及烧成温度分析,用四探针测试仪及导电仪等测试了其不同温度下的导电性,讨论了不同的铁钴元素比例对导电性的影响,其比例为1∶4、温度为800℃时电导率为1.2Scm-1.     

3-乙氧基-6-取代苯氧基哒嗪除草活性的相关性研究

在分子拓扑理论的基础上,构建了新的结构信息价连接性指数mχY和取代基染色指数I,并用它们研究了3 乙氧基 6 取代苯氧基哒嗪的除草活性pI50与其结构之间的定量关系,给出了相关方程,相关性良好,复相关系数分别为R1=0.9807、R2=0.9926、R3=0.9881,并预测了几个化合物的pI50值,预测值pI50(cal.)与测定值pI50(exp.)相当吻合.新方法计算方便、结果可靠.     

吡啶-2-甲酸镍的合成及其晶体结构

以吡啶 2 甲酸和Ni(ClO4)2·6H2O为原料反应制得配合物[Ni(C5H4NCOO)2(H2O)2]2H2O,并通过X 射线衍射法测定其晶体结构.该化合物属于单斜晶系,空间群P21/n,晶胞参数:a=0.97351(15)nm,b=0.52254(8)nm,c=1.4483(2)nm,β=90.119(3)°,V=0.7367(2)nm3,Z=2,Dc=1.690g/cm3,μ=1.362mm 1,F(000)=388,结构偏离因子R1=0.0316,wR2=0.0902,共收集到4771个强度数据,其中1700个独立衍射点,1489个(I>2σ(I))可观测点.X 射线分析表明晶体是由分子间氢键和π π弱相互作用堆积而成的二维层状结构.