基于p型光电极的染料敏化太阳能电池研究进展

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池是一种受到广泛关注的新型太阳能电池。根据电池的结构不同可以将其分为p型和p-n叠层型染料敏化太阳能电池。其中p-n型叠层染料敏化太阳能电池的理论光电效率可以达到43%,高于传统的基于n型TiO₂光阳极的染料敏化太阳能电池理论效率（30%）,引起了科学界的高度关注。本文将总结基于p型光电极染料敏化太阳能电池（p型和p-n型叠层器件）的研究成果,重点介绍用于p型和p-n型叠层染料敏化太阳能电池的电极材料,染料及电解质的研究进展;同时总结目前该类电池发展中亟需解决的问题以及进一步提高器件效率的途径。     

PEDOT的电化学合成及其在固态染料敏化太阳能电池中的应用研究

本工作主要围绕PEDOT的合成及其在固态染料敏化太阳能电池对电极中的应用开展研究,重点研究了循环伏安法电化学沉积过程中循环次数（10~50次）对PEDOT薄膜的形貌、厚度及光学性质的影响.通过红外光谱、SEM、紫外-可见吸收光谱表征了PEDOT的结构、形貌及光性质;通过J-V、动态调制光电流谱（IMPS）/光电压谱（IMVS）以及Tafel测试表征了基于PEDOT透明对电极染料敏化太阳能电池的光电化学性能.结果表明：采用循环伏安法电沉积合成PEDOT制备固态染料敏化太阳能电池对电极时,CV循环30~40次之间时可以获得最佳的光电性能,固态器件的光电转换效率为5.34%,这是因为在该条件下所制备的PEDOT具有均匀致密的表面、较好的光学性质以及较高的光电催化性能（J₀=2.51×10^-3 A·cm^-2）,使得器件可以获得较大的扩散系数（D_n=28.80 μm²·ms^-1）和载流子扩散长度（L=21.41 μm）,有利于电荷的传输.当CV循环次数大于40次时,PEDOT薄膜会在掺氟的SnO₂透明导电玻璃（FTO）表面发生溶解、脱附,从而使得其光电催化性能下降.在双面光照条件下,以电沉积PEDOT作为透明对电极的器件光电性能提升了20%左右.     

小波包节点分段阈值降噪在水声监听中的应用*

水声目标信号在发送、传播过程中,易受到环境噪声、系统自噪声等影响,因此水声监听过程中目标信号会掺杂大量噪声信息。为提高获取目标信号的准确性和可靠性,降低噪声,在已有小波分析基础上,提出小波包节点相对能量判断最优分解层,最优分解层节点系数分段阈值处理重构方法,实现水声监听信号分频段去噪。将0.1 kHz~8.4 k Hz实验数据按节点频率排序划分为5个强弱不同的频段信号实现消噪提取,结果表明该方法可将噪声信号与目标信号有效分离,与全局单一阈值相比,具有较好降噪能力。该方法打破了小波阈值去噪高频处理的局限性,提高了识别精度,改善了全局单一阈值去噪存在的短板,在鱼类分析识别、舰船监听、深海探测等方面具有一定的推广和应用价值。     

低温条件下无定形SiO_2-Al_2O_3的硅铝比对Ni_2P催化剂制备的影响

用分步沉淀法制备了Si O2和不同SiO_2/Al_2O_3质量比的无定形SiO_2-Al_2O_3(ASA),采用饱和体积共浸渍和程序升温还原法制备Ni_2P/ASA催化剂,以X射线衍射、红外光谱、N2吸附脱附、H_2还原脱附和透射电镜对载体和催化剂进行表征,重点考察了低温条件下不同SiO_2/Al_2O_3比以及不同比表面积大小对Ni_2P相生成的影响。结果表明,在低温条件下,随载体中氧化铝含量增多,生成Ni_2P相所需的P含量增多。原因是磷首先与氧化铝生成Al PO4相,阻碍了富磷气氛的生成,而生成Ni_2P相必须在富P的气氛下进行,从而在铝含量较多的载体中必须加入更多的P含量才能生成纯Ni_2P相。TEM结果表明,AlPO_4相的生成反过来促进了Ni_2P颗粒尺寸的降低,有利于催化剂的分散。载体比表面积大小对Ni_2P相的生成影响不大。     

硫代硫酸铵预硫化的MoO3／Al2O3催化剂的活化和加氢脱硫活性

以硫代硫酸铵为硫化剂对MoO3/Al2O3催化剂进行预硫化,考察了制备方法和活化条件对预硫化催化剂噻吩加氢脱硫活性的影响. 结果表明,硫代硫酸铵预硫化的催化剂活化后,加氢脱硫活性好,噻吩的转化率达到99%以上,而二甲基二硫硫化的MoO3/Al2O3催化剂在相同条件下,噻吩转化率只有92%. 合适的活化温度为200～300 ℃, 活化压力增加有利于预硫化催化剂的还原硫化和加氢脱硫活性的提高. 硫代硫酸铵预硫化催化剂的高脱硫活性主要归因于多层的Ⅱ型MoS2活性相的形成,其次是硫化程度的提高. 硫代硫酸铵预硫化催化剂经过氢气活化和补充硫化两个阶段,其硫化程度高于传统方法硫化的催化剂.     

Cu1.94S-SnS纳米异质结的合成及其光催化降解研究

为提高光催化降解有害染料的活性,采用热注入-阳离子交换法合成了Cu_1.94S-SnS单颗粒纳米异质结构材料.探究在不同温度下(80, 120和160℃), Sn²⁺作为客体离子进行阳离子部分交换所得产物的差异.通过高分辨率透射电子显微镜(HRTRM)图像、高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)图像、扫描透射电子显微镜能量色散光谱(STEM-EDS)、X射线衍射和X射线光电子能谱仪等分析手段对样品进行表征.紫外-可见-近红外吸收光谱表明,合成的Cu_1.94S-SnS纳米异质结构在可见光范围内具有更高的光吸收度.通过光催化降解亚甲基蓝和四环素,对产物的光催化性能进行表征,发现异质结结构有效提高了单一硫化物的光催化活性,亚甲基蓝(MB)的光降解率从56%(母体材料Cu_1.94S)提高到98%(Cu_1.94S-SnS纳米异质结),四环素(TC)的光降解速率也提高了约5倍,合成的异质结结构具有更高的光催化活性.     

高功率激光装置主放大系统结构表面粗糙对自激振荡的影响

对于采用离轴多程放大技术的高功率激光装置,抑制其自激振荡的技术具有重大研究价值。针对工程中发现的主放大系统小孔板附近结构表面比较光亮,当腔内放大器工作时,在增益足够条件下,光亮结构面和腔镜间形成谐振腔而产生自激振荡,烧蚀腔内器件的问题,基于蒙特卡洛方法模拟结构表面,依据几何光学原理推导了激光光束在结构表面反射模型,采用该模型代入工程中光路部分参数计算了主放大系统结构表面粗糙处理工艺和反射进入放大器内份额的关系,并将该表面处理工艺应用于工程中,通过增大结构表面粗糙度,使形成的谐振腔损耗大于增益,为抑制高功率激光装置主放大系统自激振荡提供了依据。     

Non-collinear phase-matching sum-frequency generation based on boundary total reflection in bulk KDP

Collinear phase-matching of sum-frequency generation(SFG) has been studied thoroughly previously, while non-collinear schemes are sometimes more flexible in application. However, this phase-matching type is more difficult to meet and control. We employ a convenient method to obtain harmonic generation in bulk potassium dihydrogen phosphate(KDP), using an incident wave vector and a reflected wave vector to create a triangle phase-matching relationship. With a simple, flexible set-up, we can observe 351 nm SFG, and the conversion efficiency is up to ~3.6% per reflection. Furthermore, we believe this approach has potential application value and improvement space.     

SnO2双层电子传输层对钙钛矿太阳能电池界面电荷传输的影响

为了改善基于SnO₂电子传输层的钙钛矿太阳能电池的界面电荷传输特性和迟滞现象,我们采用低温溶液处理工艺制备了4种不同类型的SnO₂电子传输层用于钙钛矿太阳能电池,包括由SnCl₄·5H₂O溶胶-凝胶层（Cl₄-SnO₂）、SnCl₂·2H₂O溶胶-凝胶层（Cl₂-SnO₂）和SnO₂纳米颗粒层（NP-SnO₂）与SnO₂胶体层（Col-SnO₂）两两相互作用形成的同质结SnO₂双层电子传输层和Col-SnO₂单层电子传输层;并系统研究了不同SnO₂双层电子传输层对器件光电性能和迟滞现象的影响。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、稳态光致发光（PL）、电化学阻抗（EIS）和稳定性测试等表征证实,在Col-SnO₂层下方插入Cl₂-SnO₂层可更好地形成紧密接触,两者相互作用形成平滑紧凑的SnO₂双层纳米晶体结构与钙钛矿层之间具有良好的界面接触和更少的界面缺陷,表现出更优异的电子提取和传输特性。与基于Col-SnO₂单层结构的器件（14.16%）相比,基于Cl₂-SnO₂/Col-SnO₂双层电子传输层结构的器件获得了15.01%的光电转换效率,正向扫描的光电转换效率提高了约23.3%,短路电流密度（J_sc）和填充因子（FF）均得到了改善,迟滞现象被明显抑制且表现出更好的稳定性。相比之下,基于Cl₄-SnO₂/Col-SnO₂双层结构器件的性能改善稍显逊色,基于NP-SnO₂/Col-SnO₂双层结构器件的性能反而有所下降。     

GC/MS法结合保留指数分析香青花与叶挥发油的化学成分

研究香青花与叶挥发油的化学成分。采用同时蒸馏萃取法(SDE)提取香青花与叶中的挥发油,使用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)获得总离子流图,各色谱峰相应的质谱图经过NIST11.L标准谱库检索,辅助保留指数比对定性,并采用峰面积归一化法进行定量分析,计算各成分的相对百分含量。从香青花与叶挥发油中共鉴定出41种物质,相同成分有15种,花与叶挥发油的化学成分含量差异较大,其中花挥发油中主要成分为α-葎草烯(13.46%)、环氧化葎草烯II(8.97%)、Ar-姜黄烯(8.50%)、δ-杜松烯(6.99%)等;叶挥发油中主要成分为α-葎草烯(17.47%)、α-蒎烯(15.17%)、Ar-姜黄烯(8.27%)、(E)-石竹烯(6.06%)等。采用GC-MS法结合保留指数鉴别香青花与叶挥发油中的同分异构体,提高了药用植物不同部位挥发油成分定性的准确性,为香青药用价值的开发和应用提供了参考。