染料敏化太阳能电池载流子传输的数值模拟

由于在染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell, DSSC)中存在染料弛豫、半导体薄膜中电子与氧化态染料分子发生反应和电子在电解质中与氧化态离子复合等不利反应,利用一个更完善的DSSC载流子传输模型对电池的光电性能进行模拟就显得非常重要。为此,本文基于由多重俘获理论建立的DSSC中的包括电子、染料阳离子、碘化物和三碘化物在内的载流子传输模型,数值模拟得到了不同TiO₂薄膜厚度、不同入射光强度与不同染料分子吸收系数下DSSC的J-V曲线。结果表明,随着TiO₂薄膜厚度的增加,太阳能电池的短路电流密度增大,开路电压减小,光电转换效率先增大后减小。当DSSC的TiO₂薄膜厚度为20 μm时,光电转换效率达到最大值7.41%,同时光电转换效率随入射光强度与染料分子吸收系数的增大均有一定程度提高,其中在吸收系数为4 500 cm^-1时,光电转换效率为6.73%。以上结果可以为改进DSSC的光电性能提供理论指导。     

RIG型磁光薄膜的研究进展及应用

随着光通信技术与光子集成电路的发展,非互易性器件作为光通信系统中重要的组成部分得到了越来越广泛的研究与应用。基于磁光效应制成的磁光隔离器和环行器是目前应用最为广泛的非互易性器件,为了将非互易性器件整块集成在硅片上,需制备性能与块状磁光材料相当的磁光薄膜。在近红外通信波段(1 550 nm),以钇铁石榴石(Y₃Fe₅O₁₂,YIG)为代表的稀土铁石榴石(RIG)具备优良的磁光效应,是最具应用前景的磁光材料之一。研究发现,使用稀土离子对YIG薄膜进行掺杂可以有效改善其磁光性能,尤其是Bi³⁺和Ce³⁺掺杂的YIG表现出巨法拉第效应。本文首先介绍了法拉第效应原理,介绍了三种常见磁光薄膜的生长方法,回顾了近年来的主要研究成果,介绍了磁光薄膜在光隔离器和环行器中的应用,最后对磁光薄膜的未来发展趋势进行了展望。     

n-In0.35Ga0.65N/p-Si异质结的制备及其电学性能研究

采用双光路双靶材脉冲激光沉积(PLD)系统在p-Si衬底上外延生长InGaN薄膜,研究了InGaN薄膜的显微组织结构和n-InGaN/p-Si异质结的电学性能。研究表明,InGaN薄膜为单晶结构,沿[0001]方向择优生长,薄膜表面光滑致密,In的原子含量为35%。霍尔(Hall)效应测试表明In_0.35Ga_0.65N薄膜呈n型半导体特性,具有高的载流子浓度和迁移率及低的电阻率。I-V曲线分析表明In_0.35Ga_0.65N/p-Si异质结具有良好的整流特性,在±4 V时的整流比为25,开路电压为1.32 V。In_0.35Ga_0.65N/p-Si异质结中存在热辅助载流子隧穿和复合隧穿两种电流传输机制。经拟合,得到异质结的反向饱和电流为1.05×10^-8 A,势垒高度为0.86 eV,理想因子为6.87。     

基于环氧树脂的显隐性复合防伪薄膜的制备

利用不同粒径的SiO₂纳米微球在聚乙烯基板上提拉自组装，形成了不同粒径微球排布的结构色薄膜。随后，在结构色薄膜中加入掺有稀土铝酸锶长余辉材料的光固化环氧树脂，利用掩模法形成长余辉图案，并使用氢氧化钠溶液对薄膜进行蚀刻，制备了具有高稳定性的长余辉和结构色的复合防伪薄膜。结果表明：利用表层光子晶体结构的光子带隙匹配底部图案的荧光波段，并通过刮擦、润湿等简单方法，即可实现底部荧光图案的显示；通过乙醇擦拭，表层结构能够快速恢复，再度实现荧光图案的隐藏，该方法可以使得防伪标签能够通过可重写方式进行反复使用。此外，腐蚀和弯曲测试表明，所制备薄膜具有很强的鲁棒性。     

Construction and application of carbon nanotube/polypyrrole-based bacterial surface imprinted sensorEI北大核心CSCD

A simple and fast "non-hole" bacteria surface imprinted (SPBIP) impedance sensor was constructed for ultrasensitive detection of Salmonella. The SPBIP sensor was prepared by one step electropolymerization of pyrrole (functional monomer), single-walled carbon nanotube (SWNT, nano-modulator), and Salmonella(template) onto a glassy carbon electrode. After removing the bacterial template, "non-hole" imprinted sites were formed on the surface of the polymer matrix, allowing the target bacteria to be specifically recognized. The resulting changes in the electrode surface impedance could be used to detect the target bacteria. The effects of the amount of SWNT, polymerization cycles, eluents, elution time and recognition time on the recognition ability of the sensor were investigated. Under the optimal conditions, the sensor could be used to detect 10~1×107 CFU/mLSalmonella with the limit of detection of 3.5 CFU/mL. The sensor could be used for the detection of salmonella in drinking water and orange juice samples with the recoveries ranging from 95.4% to 109.5%. © 2023, Youke Publishing Co.,Ltd. All rights reserved.     

IM-5分子筛在Ni-Cu催化剂甲烷热裂解制氢反应中的作用研究

甲烷热裂解制氢并生成高附加值的纳米碳材料,被认为是极具发展前景的氢气生产途径,但高性能催化剂的研发仍存在诸多挑战.我们选择多种载体(TS-1、 IM-5、 Y、介孔SiO₂、 γ-Al₂O₃、 CNTs),采用浸渍法制备Ni-Cu负载催化剂,通过低温N2吸附-脱附、 XRD、 SEM和H₂-TPR等系列表征方法对样品进行分析,考察不同载体对催化剂甲烷裂解制氢和纳米碳材料的影响.实验结果发现,分子筛载体独特的孔道结构有利于金属颗粒的分散,能有效避免反应中界面效应导致的催化剂失活,可提高催化剂反应活性并延长反应寿命,也显著提高了其碳产率.其中以IM-5分子筛为载体的催化剂表现最佳,在反应温度为700℃时, NiCu/IM-5催化剂甲烷转化率高达80%,氢气选择性达100%,反应400 min后活性未见明显降低. NiCu/IM-5催化剂碳产率高达1 446 g_C/g_cat,是NiCu/SiO₂催化剂的5.7倍, NiCu/γ-Al     

介电聚酰亚胺薄膜研究进展

聚酰亚胺电介质是电气工程、电子信息技术、航空航天等领域的一类重要的绝缘材料,然而在实际应用中依然存在材料设计制备、结构-性能关系与性能调控等方面的问题尚未解决。多重应用场景下介电性能的不匹配限制了聚酰亚胺的创新式发展,成为制约电工、电子信息航空航天领域发展的重要问题。本文基于影响电介质薄膜电-热特性的基本原理,从分子结构改性和复合结构优化等方面详细综述了调控聚酰亚胺高/低介电特性、热稳定性和绝缘强度等综合性能的研究方法和内部机理,总结了当前聚酰亚胺薄膜在能源系统和电子器件中残存的问题及面临的挑战,并为聚酰亚胺薄膜未来的发展及应用提供有意义的指导。     

磁性碳纳米管固相萃取-原子荧光光谱法测定水中痕量镉

建立了检测水中痕量镉的磁性固相萃取-原子荧光光谱法。制备磁性碳纳米管,以其作为固相萃取吸附剂用来萃取和富集水中的痕量镉,采用氢化物发生-原子荧光光谱法进行检测。在最佳条件下,镉在0.05~5.0μg·L-1范围内呈线性,检出限(3σ)为1.6 ng·L-1。加标回收率在97.1%~101%之间,测定值的相对标准偏差在1.6%~4.8%之间。方法用于分析标准物质,测定值与认定值相符。     

多壁碳纳米管/聚丙烯酸/MOF-5的制备及其N_2吸附性能

用化学修饰法制备出复合物多壁碳纳米管/聚丙烯酸(MWCNTs/PAA),用溶剂热法合成Zn4O(1,4-benzenedicarboxylate)3(MOF-5)和MWCNTs/PAA/MOF-5。通过XRD、FTIR、TG、HRTEM和比表面积和孔隙度分析仪对MWCNTs,MOF-5,MWCNTs/PAA和MWCNTs/PAA/MOF-5的结构和性质进行表征。结果表明:复合材料MWCNTs/PAA中PAA包覆在碳纳米管外壁上,含量为4.3%,在FTIR中有PAA特征官能团的吸收峰;MWCNTs/PAA/MOF-5和MOF-5的形貌一样,MWCNTs/PAA/MOF-5的热分解温度比MOF-5的提高了49℃;MOF-5和MWCNTs/PAA/MOF-5的N2吸附曲线为Ⅰ型,77 K和100 k Pa条件下,N2的吸附量达到最大值,分别为265、299.03 cm3·g-1。     

单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物修饰玻碳电极对对硝基苯酚的电化学检测

本研究用氨基二茂铁(Aminoferrocene,AFc)经重氮化反应后修饰单壁碳纳米管(SWNTs),制备SWNTs-AFc复合物,并以该复合物修饰玻碳电极(GCE),通过循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)等电化学方法检测对硝基苯酚(p-NP)。结果表明,与裸玻碳电极相比,SWNTs-AFc/GCE对p-NP响应的还原过电位显著减小,峰电流大大增强,p-NP的检测线性范围为1~850μmol/L(R2=0.997),检测限为1μmol/L。该方法电流响应快、灵敏度高、检测限低,具有良好的应用前景。