薄膜结构及形貌对钙钛矿电池性能的影响

采用液相连续沉积法制备了有机/无机杂化钙钛矿太阳电池,并研究了不同形貌钙钛矿(CH3NH3PbI3)光活性层对太阳电池性能的影响.实验结果表明在连续沉积法中PbI2的结构对CH3NH3PbI3层的形貌具有重要的影响,PbI2薄膜中适当的孔洞结构有利于其与CH3NH3I充分反应形成CH3NH3PbI3层.致密的PbI2层造成PbI2的转化不完全,导致CH3NH3PbI3颗粒较小,吸收较弱,影响电池的短路电流.而CH3NH3PbI3颗粒过大会引起CH3NH3PbI3薄膜孔洞产生,造成电池的开路电压下降.通过对电池制备工艺的优化获得了13.5%的最佳光电转换效率.     

有机铅卤化物钙钛矿:冉冉升起的高效太阳能电池(英文)

正1.Introduction We have recently witnessed a breakthrough in highly effi-cient solar cells, where the organolead halide perovskite, CH3NH3PbI3, was used as an absorber of sunlight. The perov-skite was used to sensitize mesoporous TiO2 films in a solid-state mesoscopic solar cell to deliver a power conversion     

不同载量Ir/C催化剂对氨氧化的电催化性能

研究电流型电化学氨气传感器阳极碳载Ir(Ir/C)催化剂电催化NH3氧化性能.实验表明,在NaC lO4中性电解液中,Ir/C催化剂对NH3氧化的电催化性能与Ir载量有关.其中以Ir载量为10%(by m ass)的Ir/C催化剂的电催化性能最好,稳定性和灵敏度也最高.此外,NH3在不同载量的Ir/C催化剂上电催化氧化的电流密度与NH3浓度均呈现出良好的线性关系,此类Ir/C催化剂在电流型电化学氨气传感器中可望有良好的应用前景.     

石墨烯-钙钛矿纳米复合材料分子印迹光电化学传感器的构建及测定蔬果中2,4-D残留

以2,4-D为模板分子,马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂,甲基丙烯酸为功能单体,Gr/CH_3NH_3PbI_3纳米复合材料为载体,2,4-D分子印迹聚合物膜采用聚合法合成,并以此印迹膜构建光电化学传感器,采用电流-时间法(I-t)对蔬果中2,4-D进行检测,结果表明在最佳实验条件下,峰电流与2,4-D在浓度范围为1.0×10~(-9)～2.0×10~(-6) mol·L~(-1)内呈线性关系,线性方程为I-I_0-=3.8536+0.016C_(2,4-D),相关系数R~2=0.9993,检测限为2.0×10~(-10 )mol·L~(-1)(S/N=3)。该传感器对2,4-D具有良好的选择性识别能力、重现性和稳定性。方法实现了蔬果样品中痕量2,4-D的检测。     

基于三聚氰胺膜电催化与酶催化放大的分子印迹电化学传感器测定绿麦隆

以三聚氰胺(MA)作为功能单体, 制备了一种检测环境中农药残留绿麦隆(CH)的分子印迹膜电化学传感器. 基于CH与辣根过氧化物酶(HRP)标记绿麦隆(HRP-CH)的竞争反应实现对CH的检测. 利用聚三聚氰胺膜(PMA)和HRP对过氧化氢的催化效应产生的双放大效应有效地提高传感器检测的灵敏度. 采用计时电流法测量, CH浓度与峰电流差值在0.01～0.8 μmol/L范围内呈现良好的线性关系, 检出限为2.64 nmol/L. 传感器对CH具有很好的选择识别性能.     

分子CH_3NH=B:的结构及重排反应的理论研究

采用量子化学中的从头计算方法, 在MP2/6-31G(d,p)水平上研究了不饱和硼烯CH3NH=B:的结构及重排反应机理。结果表明, CH3NH=B:的单线态结构比三线态结构稳定, 该分子的基态是单线态。分子CH3NH=B:可以发生3种不同的重排反应。本文找到了这3种重排反应的过渡态, 并详细计算了不饱和硼烯CH3NH=B:重排反应的动力学函数, 据此讨论了不饱和硼烯CH3NH=B:的稳定性问题。     

平板结构高效钙钛矿太阳能电池的旋涂溶液溶剂工程

自2009年首次应用于太阳能电池中以来,有机铅卤化物钙钛矿材料得到了极大关注.据文献报道,有机铅卤化物钙钛矿材料在不同结构的太阳能电池中都得到了应用,其中与有机太阳能电池类似的平板结构钙钛矿具有结构简单、制备容易等优点,非常适合用于柔性电池和多节电池等各种应用.在平板结构的太阳能电池中,制备高质量的钙钛矿薄膜至关重要.真空热蒸镀法虽然可以制备厚度均匀的钙钛矿薄膜,获得高的器件性能,但是设备成本较高,不利于大规模生产.而在溶液法中,早期的一步旋涂法和两步法由于没有多孔金属氧化物的支撑,很难制备均匀的钙钛矿平板薄膜;而气相辅助的两步法虽然制备的薄膜比较均匀,但反应时间却比较长.程一兵研究组采用在旋涂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液时滴加氯苯使钙钛矿快速析出结晶的方法,制备了高质量的均匀的CH3NH3PbI3薄膜. Seok研究组采用1,4-丁内酯(GBL)和二甲基亚砜(DMSO)的混和溶剂,在旋涂时滴加甲苯的方法,在多孔二氧化钛上也制得了均匀的CH3NH3PbI3薄膜,取得了很高转化效率(16.7%),但缺少对不同溶剂比例的细致研究,另外,也没有对平板结构电池性能进行研究.
　　本文采用DMF-DMSO和GBL-DMSO作为混合溶剂在二氧化钛致密层上旋涂制备了平板结构的钙钛矿薄膜,并且对混合溶剂的比例对器件性能的影响进行了详细的考察和优化.当纯DMF或纯GBL作为旋涂溶剂时,得到的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜含有大量不连续的晶粒,表面的覆盖度很差,对入射光的吸收远弱于连续均匀的薄膜.而且XRD结果表明,纯DMF或纯GBL作为旋涂溶剂的薄膜残留有前驱体的杂质,对器件性能非常不利.而采用DMSO作为旋涂溶剂时,制得的薄膜表面则比较均匀,几乎达到100%的覆盖.这主要是由于在旋涂溶液中形成了PbI2-CH3NH3I-DMSO的中间相,这样可以避免纯DMF或纯GBL溶剂蒸发时PbI2和CH3NH3I的剧烈反应,因此退火后制得的CH3NH3PbI3薄膜非常均匀.然而由于纯DMSO的高粘度和低挥发速度,并不是非常适合作为旋涂溶剂,因此我们将DMF和GBL加入到DMSO中形成混合溶剂来考察对制备的钙钛矿薄膜质量和器件性能的影响.扫描电镜结果表明,加入20%~40%体积分数的DMF时,形成的薄膜表面非常均匀而且晶粒尺寸很大,达到微米级别,这样有利于减少晶界处的复合,提高电池性能.继续增加DMF比例会导致晶粒减小,晶界和孔隙增多,薄膜表面也更加粗糙.而加入GBL时得到的晶粒要远小于加入DMF时的尺寸,并且随着GBL比例的增加,薄膜的表面变得更加粗糙,孔隙明显增多,严重影响电池性能. XRD结果表明,纯DMSO和混合溶剂制得的薄膜都没有前驱体的残留.紫外可见吸收光谱表明,随着DMF比例的增加,吸收逐渐增强;而随着GBL比例的增加,吸收逐渐减弱.这主要由于不同比例溶剂制得的薄膜厚度有所差异造成的.
　　由相关的薄膜制备的平板结构太阳能电池I-V测试表明：当使用DMF-DMSO混合溶剂时,随着DMF比例由0%增至40%,短路电流和开路电压逐渐增加,填充因子略微减小,总体上导致光电转化效率逐渐增大.随着DMF继续增多,开路电压和填充因子的减小导致转化效率逐渐降低.而当使用GBL-DMSO混合溶剂时,主要受到短路电流的影响,电池的效率明显低于含DMF的混合溶剂的情况,而且随着GBL增多,电池效率逐渐降低.电池的最高转化效率达到了16.5%,最高功率点下固定电压扫描得到的稳态效率也达到了14.4%,高于报道中采用类似结构的电池的性能.由于在整个电池制备过程中,整个实验过程都低于100°C,该方法非常适合未来推广到柔性太阳能电池和多节太阳能电池上.     

白光及紫外光辐照下甲氨碘化铅基钙钛矿太阳能电池降解机制差异

本工作实验对比了可见光以及紫外光辐照下甲氨碘化铅(CH3NH3PbI3即MAPbI3)基钙钛矿太阳能电池器件性能及微结构演变特征差异.结果表明可见光辐照下钙钛矿太阳能电池器件中MAPbI3层发生降解的同时,伴随着Au元素从金属电极一侧向MAPbI3和电子传输层SnO2的界面处迁移现象.但相较于紫外光,可见光辐照下器件中...     

NH_2(~2B_1)与CH_4反应机理的理论研究

在密度泛函理论 B3LYP/6 -31 1 G*水平下 ,研究了 NH2 与 CH4的反应机理 .通过振动频率和内禀反应坐标 ( IRC)分析 ,对反应过渡态进行了确认 .在 QCISD( T) /6 -31 1 G*水平下进行了单点能计算 ,并进行了零点能校正 ,结果表明 ,反应 NH2 + CH4NH3 + CH3 是主要的反应通道 .     

双取代铵氧化物(R2HNO)与双取代羟胺(R2NOH)的 相互转换机制的量子化学研究

在B3LYP/6-311＋＋G(d,p)水平下, 首次对一系列双取代铵氧化物(R2HNO)与双取代羟胺(R2NOH) [R＝CH3, NH2, OH, F, CH2CH3, CH(CH3)2, C(CH3)3]同分异构体的相互转换机制进行了理论计算研究, 并与已知的H3NO和H2NOH进行了比较. 结果表明, 相对于双取代羟胺(R2NOH), 按照H＜CH3＜NH2＜OH＜F的顺序, 增加取代基R的电负性有助于提高双取代铵氧化物(R2HNO)的热力学和动力学稳定性. 此外, 对烷基取代基R [R＝CH3, CH2CH3, CH(CH3)2, C(CH3)3], 其空间位阻越大越能增加双取代铵氧化物(R2HNO)的热力学稳定性, 动力学稳定性也有相应增加, 但不显著. 对所研究的7种取代基[R＝CH3, NH2, OH, F, CH2CH3, CH(CH3)2, C(CH3)3], R2HNO向R2NOH转换的能垒介于27.0～56.3 kcal/mol之间, 表明在气相条件下极有可能观测到双取代铵氧化物(R2HNO).     

压强对钙钛矿薄膜形貌和结晶性影响的研究

采用新型简便的方法控制钙钛矿层薄膜的结晶过程,对优化制备工艺、获得高性能器件至关重要。本文采用调节真空度的方法有效控制钙钛矿层结晶,系统地研究了压强的作用及其对晶体生长、薄膜形成及器件性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱、X射线衍射光谱(XRD)谱图等手段对钙钛矿层的形貌及结晶程度进行了分析表征。在此基础上,制备出器件结构为Glass/ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/PCBM/Al的钙钛矿太阳能电池,考察了不同压强下的器件性能。结果表明:随压强降低,钙钛矿层结晶程度明显提高,孔洞减少,表面覆盖率提高。同时,器件的短路电流、填充因子以及光电转化效率均随压强降低而提高,器件效率由原来的10.38%提高到12.36%,提高了19%。     

[In2(HPO3)4]·(NH3CH2CH2NH3)的水热合成与晶体结构

用乙二胺作模板剂在水热条件下合成出一个新的三维开放骨架结构的亚磷酸铟[In2(HPO3)4]·(NH3CH2CH2NH3)(1), 并对其晶体结构进行了测定和表征.     

原位合成苯并咪唑衍生物调控一维PbI_3~-盐的晶体结构和光学性质

以原位N-烷基化合成的苯并咪唑衍生物R2-bzim(R=H-,CH3-,C6H5CH2-;bzim=苯并咪唑)为模板,合成了3个含一维PbI3-盐的无机-有机杂化材料.X射线单晶衍射结果表明,随着模板剂尺寸的增大一维无机链由双链结构转变为单链结构.相对于体相PbI2,这些化合物有0.38～0.46eV的带隙蓝移,体现出比较强的量子限域效应.光致发光研究表明,通过模板剂的调控,3个化合物分别表现出绿、橙、黄光发射.     

双取代铵氧化物(R2HNO)与取代羟胺(R2NOH)的相互转换机制的量子化学研究

在B3LYP/6-311 G(d,p)水平下,首次对一系列双取代铵氧化物(R2HNO)与双取代羟胺(R2NOH)[R=CH3,NH2,OH,F,CH2CH3,CH(CH3)2,C(CH3)3]同分异构体的相互转换机制进行了理论计算研究,并与已知的H3NO和H2NOH进行了比较.结果表明,相对于双取代羟胺(R2NOH),按照H相似文献   

Cr2O72-/Cr3+间接氧化环己醇合成己二酸

以Cr2O72-/Cr3+作为间接氧化剂电氧化环己醇制备己二酸.应用正交实验优化工艺条件,得出在原料比n(环己醇)∶n(Cr2O72-)=0.4∶1,t=35℃和CH2SO4=5mol.L-1条件下己二酸的收率可达70.29%.同时研究了Ag2SO4、(NH4)2SO4、H2SO4浓度、电流密度对Cr3+电氧化为Cr2O72-的影响,Cr3+的转化率可达82.52%.     

分子CH3NH=B：结构及重排反应的理论研究

采用量子化学中的从头计算方法，在MP2／6—31G(d，p)水平上研究了不饱和硼烯CH3NH=B：的结构及重排反应机理。结果表明，CH3NH=B：的单线态结构比三线态结构稳定，该分子的基态是单线态。分子CH3NH=B:可以发生3种不同的重排反应。本文找到了这3种重排反应的过渡态，并详细计算了不饱和硼烯CH3NH=B：重排反应的动力学函数，据此讨论了不饱和硼烯CH3NH=B：的稳定性问题。     

WO3改性CeO2-TiO2催化剂的低温NH3-NO/NO2 SCR活性和机理研究

在铈钛基NH3-SCR催化材料中,改性元素对催化材料的酸性位和氧化还原性能的影响较大.本文采用过量浸渍法分别制备了CeO2-TiO2(CeTi)和CeO2/WO3-TiO2(CeWTi)催化剂,研究了CeWTi催化材料结构、酸性位及氧化还原性能对NH3-NO/NO2 SCR反应性能的影响.结果发现,CeTi和CeWTi样品均有较优异的NH3-NO/NO2 SCR催化性能,后者略高.WO3的加入增加了催化材料的表面酸性,对其氧化还原性能影响不大.通过对反应中间物种NH4NO3的研究,发现NH4NO3的分解主要与氧化还原性能相关,而NO还原NH4NO3的反应需要氧化还原能力和酸性位共同作用,即在氧化还原性能差异不大的条件下,酸性对该反应起到重要作用.而该反应也是NH3-NO/NO2 SCR的限速步骤,这是CeWTi催化材料活性高于CeTi催化材料的原因.同时,为了获得NH3-NO/NO2 SCR反应的高活性,NO2:NO比例宜为1:1.然而现实情况中,预氧化催化材料的氧化活性、NOx浓度、温度等变量使得准确控制NO2的比例较难,因此,深入了解NO2浓度对NH3–NO/NO2 SCR反应的影响至关重要.本文探讨NO2:NO的比例、O2浓度等对NH3-NO/NO2 SCR反应性能的影响;并研究了不同NO2含量条件下NH3-NO/NO2 SCR反应网络.通过分析CeWTi材料上NH3-NO/NO2 SCR反应网络可知,当NO与NO2比例为1:1时,NH3-SCR催化活性最高,并以快速SCR形式进行;当NO与NO2比例为1:1消耗完全之后,剩余的NO或NO2各自独立以标准或慢速SCR进行,不影响其本来的反应活性.催化材料的标准SCR、快速SCR和慢速SCR均取决于材料表面酸度和氧化还原性能,但快速SCR和慢速SCR对材料这两方面性能的要求相对较低.同时O2并不参与快速和慢速SCR,而NO2可以取代O2作为SCR反应中主要的氧化剂,氧化Ce4+为Ce3+,甚至比O2和NO再氧化活性位的能力更强,保持催化材料的高催化活性.低温条件时,慢速SCR和快速SCR反应均在材料表面生成硝酸铵中间物种,但由于慢速SCR气氛中缺乏NO将硝酸铵还原,进而引发快速SCR反应,因此材料表面快速SCR的NOx转化率要高于慢速SCR反应;高温条件下,由于硝酸铵容易热分解,导致硝酸铵的抑制效应不太明显.NH4NO3分解是NO2含量升高后N2O的形成的主要途径.     

不同形貌ZnS基纳米复合材料的制备及光催化性能

采用常规溶剂热合成方法,分别以正丁胺(CH3(CH2)3NH2),己二胺(NH2(CH2)6NH2)和二乙烯三胺(NH2-(CH2)2NH(CH2)2NH2)3种有机胺为模板合成了 3种 ZnS 基纳米复合物:(a)ZnS·(n-BA)x;(b)ZnS·(HMD)x;(c)ZnS·(DETA)x.用TEM、XRD、Uv...     

双膦配合物RuCl2(dppe)(NH2CH2CH2NH2)的合成及催化性能研究

合成了双膦配合物RuCl2(dppe)(NH2CH2CH2NH2)[dppe=1,2-二(二苯膦基)乙烷]。考察了此配合物对苯乙酮及其衍生物加氢反应的催化性能,并对各种反应参数变化对加氢反应的影响进行了详细的研究。结果表明,此配合物对苯乙酮的加氢反应具有良好的催化活性,在苯乙酮/(CH3)3COK/配合物的摩尔比为5000:40:1、氢气压力为3 MPa的条件下,于70℃反应5 h,苯乙酮的转化率可达到99.6%。     

基于石墨烯/DNA/纳米金的无酶葡萄糖传感器研究

本文利用电解剥离法制得石墨烯/DNA复合材料,通过化学还原法将纳米金颗粒固定在石墨烯/DNA复合材料表面制得石墨烯/DNA/纳米金(Gr/DNA/GNPs)复合材料,最终构建了一种基于Gr/DNA/GNPs修饰电极的无酶葡萄糖生物传感器。通过循环伏安法考察了不同修饰电极在碱性葡萄糖溶液中的电化学行为,并探讨了溶液中OH-离子强度、扫描电位范围及Gr/DNA/GNPs修饰量对传感器响应特性的影响。在优化实验条件下,采用循环伏安法检测葡萄糖的线性范围为8.0×10-5~5.0×10-2mol·L-1,检出限为1.2×10-5mol·L-1(S/N=3)。对2.0×10-3mol·L-1的葡萄糖平行测定5次,其相对标准偏差为3.2%。实验结果表明该传感器具有较高的灵敏度、较好的重现性、稳定性及抗干扰能力。本方法可成功用于人血清样品中葡萄糖含量的测定,回收率为97.4%~102.8%。