真空闪蒸法制备钙钛矿薄膜的光学性质研究

近年来,以有机无机杂化铅卤钙钛矿为吸光层的薄膜太阳能电池受到了广泛的关注,不到十年时间其光电转换效率已经从3.8%提高到了23%,这主要归因于有机铅卤钙钛矿材料光吸收系数高,带隙合适并易于调控,电子-空穴扩散长度长等优点。2016年Gr?tzelL等人利用低气压快速去除薄膜前驱体溶剂的方法,获得了高质量的甲脒和溴离子掺杂钙钛矿薄膜。相比于其他传统的溶液制备方法,这种方法能够很好的解决大面积均匀性的问题,为高效率、大面积钙钛矿太阳电池产业化提供了可能。钙钛矿薄膜的成份、结构及其光学性能对于太阳电池的器件性能起决定性作用,因此在该制备技术下,研究不同掺杂种类钙钛矿薄膜对光学性质的影响具有积极的意义。利用真空闪蒸溶液技术制备了3种成分的钙钛矿薄膜,利用扫描电镜、 X射线衍射,吸收光谱和荧光光谱等表征手段对薄膜的形貌、结构和光学性质进行了研究。结果表明,该技术可以用于制备均匀致密、无针孔的高质量甲脒、溴离子掺杂和氯离子掺杂的钙钛矿薄膜(成分分别为(FAPbI3)0.85(MAPbBr3)0.15,MA3PbI3和MAPb(IxCl1-x)3),薄膜中晶粒的尺寸分别为500, 100和200 nm左右;薄膜的形成过程为溶剂中的DMSO与钙钛矿配位,并在真空闪蒸过程中快速形成相对稳定中间相,经过加热后,薄膜中的DMSO被去除并形成钙钛矿晶体,结构为四方相;甲脒、溴离子和氯离子掺杂的薄膜对可见光有强烈的吸收作用,薄膜吸收边均在750 nm左右;薄膜的掺杂对带隙宽度没有明显影响, 3种成份的薄膜带隙宽度位于1.6 eV左右;甲基胺碘化铅的荧光发射峰在765 nm,甲脒和溴离子掺杂后发光峰位红移至774 nm,氯离子掺杂后薄膜峰位处于761 nm,有微弱的蓝移,且强度出现下降。这可能是晶粒尺寸和薄膜内部缺陷变化导致的。     

柔性复合织物电极Graphene/Cotton和MnO2/Graphene/Cotton的合成及在电化学电容器中的应用

通过热还原法成功地制备出了柔性复合织物电极石墨烯/棉布(graphene/cotton)。热还原条件对电极的导电性能具有较大的影响。导电柔性织物电极graphene/cotton特有的多级结构使其既有利于进一步负载膺电容材料,又有利于电子和电解质离子的传输与扩散。通过电化学沉积方法,利用导电柔性织物电极graphene/cotton进一步制备出了电极MnO₂/graphene/cotton。利用扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外(FTIR)光谱,四探针测试法等表征技术对电极的结构进行了较为详细的表征。结果表明电极MnO₂/graphene/cotton的比电容可以达到536 F·g^-1。良好的电化学性能和柔性使得此类电极在柔性储能材料应用中具有极大的应用前景。     

杯[4]芳烃羧酸衍生物的合成及其胶凝行为

作为第三代主体化合物,杯芳烃及其衍生物具有重要的研究价值和应用前景。 本工作分别合成了对叔丁基杯[4]芳烃单羧酸、二羧酸和四羧酸3种衍生物(CMA、CDA和CTA)。 与预期一致,这种本体疏水、上缘携带疏水结构、下缘携带亲水基团的杯[4]芳烃衍生物虽然具有典型的两亲性化合物结构特征,但却与一般表面活性剂不同,很难溶于水。 胶凝实验发现,CDA和CTA分别可以胶凝17种有机溶剂和10种可聚合单体中的1种和7种,CMA和未修饰的对比物C4不含羧酸结构单元,不能胶凝其中任何一种。 其中,CTA的可聚合单体凝胶不但具有良好的热可逆性,而且在水存在下,可以形成稳定的凝胶乳液。 以此凝胶乳液为模板,通过聚合得到了具有不同微观结构的多孔块材。 初步的吸附实验发现,这类材料对水体Cr(Ⅲ)、苯等污染物具有一定的脱除能力并可通过简单洗脱和干燥再生,有望在净水方面获得应用。     

N掺杂MgxZn1-xO薄膜结构和光学性质研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了N掺杂MgxZn1-xO薄膜.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射光谱、光致发光(PL)谱对N掺杂MgxZn1-xO薄膜样品的晶体结构、表面形貌和光学性能进行了研究.XRD结果表明所有样品均形成了MgZnO合金薄膜,没有观察到其它氧化物的衍射峰.样品的结晶质量越差,样品的表面形貌越不规则,但样品在可见光的透射率越强,甚至达到了95;.样品的禁带宽度随Mg含量的增加而增加,随N含量的增加而减小.所有样品的光致发光谱均观察到强的400 nm发光和弱的可见发光.400 nm的发光强度随Mg含量的增加而减弱,随N含量的增加而增强,认为薄膜在400 nm的发光来源ZnO的激子复合.     

PMMA低温表面液滴凝结过程的实验研究

为了解不同温度下有机玻璃(PMMA)表面蒸汽凝结相变、液滴生长以及传热的过程,对有机玻璃表面的液滴冷凝过程进行了可视化实验观测,将液滴的凝结形态、面积率、接触角及尺寸变化等参数进行了分析并绘制出变化曲线,发现蒸汽在有机玻璃表面凝结时可形成颗粒分明的珠状液滴,凝结时间越长液滴直径越大;底板温度越低,面积率越大,接触角越大。控制以上变量可以有效改善蒸汽凝结效果,有利于提高热量传递效率,为液滴相变(汽-液)特性和换热表面结霜除霜技术提供理论支持。     

近红外量子点的发光机理研究

近红外量子点具有独特的光学性质,如荧光量子产率高,荧光寿命长,荧光发射波长可调,半峰宽窄且斯托克斯位移较大,耐光漂白能力强等, 及“近红外生物窗口”的优势,使它们在生物荧光标记、太阳能电池、量子化计算、光催化、化学分析、食品检测及活体成像等领域具有巨大的潜在应用价值。目前对近红外量子点的发光机理研究还不够完善,针对国内外的研究现状,重点对核/壳结构的量子点(CdTe/CdSe,CdSe/CdTe/ZnSe等)、三元量子点(Cu-In-Se,CuInS₂等)和掺杂型量子点(Cu∶InP等)三种不同类型近红外量子点的发光机理进行了综述。其中,Type-Ⅱ型核/壳结构量子点的发光机理多为带间复合发光,三元量子点以本征缺陷型发光为主,掺杂型量子点多为杂质缺陷型发光。探讨了近红外量子点发光原理存在的问题及发展的方向。对近红外量子点的发光机理进行系统地研究不仅有助于我们理解近红外量子点的发光性质,而且对完善相似高品质量子点的合成方法具有重要意义。     

基于LR305的平面荧光太阳能聚光波导研制

光伏发电是目前太阳能最佳的利用方式之一,但发电成本高。利用聚光结构提高光的转换和收集效率,是提高太阳能电池效率、减少电池用量、降低光伏发电系统成本的重要途径。以Lumogen F Red 305 (LR305) 染料作为荧光材料,将其掺杂到PMMA中,通过本体聚合法制作出尺寸为50 mm×50 mm×5 mm的PMMA平面荧光太阳能聚光波导,对其光学特性进行表征,同时将太阳能电池粘贴到聚光波导的输出端面,通过测试平面荧光太阳聚光波导对太阳能电池性能的影响研究了荧光太阳能聚光波导的聚光特性。     

CaTi2O4(OH)2在不同NaOH体积下的结构分析与光催化性能研究

采用水热法改变NaOH体积制备了不同形貌的CaTi2O4(OH)2粉体,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行了微观结构分析,并利用紫外-可见吸收测试仪对样品的吸收边进行了测试与分析.研究不同NaOH体积对CaTi2O4(OH)2片状结构的发育与生长、产率和光催化性能的影响.结果表明:随着NaOH体积的增加,有利于CaTi2O4(OH)2片状结构的发育与生长,并在(040)、(251)、(371)晶面上具有择优生长的习性,使得CaTi2O4(OH)2产率可达到94.2;.然而,所制备样品的光吸收与光催化性能却随着NaOH体积的增加反而降低.当加入2.4 mL NaOH所制备样品在紫外可见光下120 min对罗丹明B的分解率达到93.7;.     

玻璃化转变温度对太阳电池Ag/Si界面微观结构和电学性能的影响

采用红外快速烧结炉制备了不同成分组成玻璃的多晶硅太阳电池,利用X射线扫描仪和扫描电子显微镜对电极的相结构及微观形貌进行了分析,采用NETZSCH STA 449C电流补偿型差示扫描仪测试玻璃粉的玻璃化转变温度,研究了不同成分组成的玻璃化转变温度对太阳电池Ag/Si接触界面之间微观结构和电学性能的影响.结果表明:玻璃化转变温度为346℃时,烧结的银电极致密度最高,Ag/Si之间的欧姆接触最紧密,重结晶在发射极上的银颗粒尺寸最大且数量最多,获得的光电转换效率达到了17.25;.因此,具有适当玻璃化转变温度的玻璃对太阳电池减反射层与硅发射极有着较好的润湿性,并对太阳电池的电学性能起着重要的影响.     

固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法同时测定养殖海水中23种抗生素

建立了固相萃取-高效液相色谱-串联质谱(SPE-HPLC-MS/MS)同时检测水中6类23种抗生素的分析方法。水样用固相萃取柱富集净化,通过对比水样在不同上样pH、洗脱液用量等条件下的回收率,优化了前处理方法。采用0.1%(v/v)甲酸-1 g/L甲酸铵水溶液和甲醇-乙腈(1:1, v/v)体系作为流动相,经过梯度洗脱进行分离,在HPLC-MS/MS多反应监测模式下进行定性定量分析。结果显示,23种抗生素的方法检出限(MDL)范围为0.1~2.9 ng/L,加标回收率为47.3%~132.6%。采用该方法对东营海水养殖区5个养殖池水样进行了检测,除青霉素类之外的各类抗生素均有检出,其中磺胺增效剂甲氧苄氨嘧啶的检出率达100%,氯霉素类抗生素氟甲砜霉素检出的最高质量浓度达到261.0 ng/L。结果表明,所建立的方法高效、灵敏、可靠,可用于海水中多种抗生素的分析。