ABX3型钙钛矿光伏材料的结构与性质调控

近年来,钙钛矿太阳能电池由于其效率高、制造成本低、工艺简单等特点受到广泛关注,成为目前太阳能电池领域的研究热点。在钙钛矿太阳能电池中,无机-有机杂化ABX₃材料非常重要。它既作为光吸收材料,同时又作为载流子传输材料,因此它的光电性质直接影响到太阳能电池的效率。本文综述了调控无机有机金属卤化物ABX₃型钙钛矿光伏材料结构和性质的几种途径。     

2D钙钛矿太阳能电池的能带调控

经过短短十年的发展,钙钛矿太阳能电池效率已经超过25%,极具商业化价值,这得益于三维(3D)钙钛矿材料具有合适的带隙、吸光系数高、电子迁移距离长等优点。但3D钙钛矿的稳定性依然是其亟待解决的问题。二维(2D)钙钛矿器件除了兼具3D钙钛矿的优异光电性质之外,其稳定性良好,是解决3D钙钛矿太阳能电池稳定性问题的一个可行方案。2D钙钛矿晶格中的疏水性大烷基胺阳离子能阻止湿气侵入的可能路径,使其成为光电器件的备选材料。由于2D钙钛矿对许多不同的有机和无机成分具有较高的耐受性,使其组成具有多样性,进而影响其能带变化。本文对2D钙钛矿的带隙调控及能带调控进行总结,希望对制备高效、稳定的低维度钙钛矿太阳能电池具有一定的指导意义。     

钛基钙钛矿型光催化材料的研究进展

由于化石能源的快速消耗以及化石能源在燃烧过程中会释放有害气体,所以寻找新的、干净的能源体系迫在眉睫。氢能具有高燃烧值和高效率的优点,成为了目前最有前景的新能源之一,而利用太阳能进行光催化产氢是最符合"绿色化学"的方法之一。根据目前所探究的光催化剂,钙钛矿型光催化剂因其多样性、特征性以及可变性成为了热门的研究体系。钛基钙钛矿材料及其衍生物表现出了许多优异的光催化活性,是太阳能光催化研究领域的研究热点。本文详细综述了钛基钙钛矿材料及其衍生物的结构、改性方式以及在光催化分解水领域的研究进展。     

基于1D/0D有序复合SnO2纳米晶的钙钛矿太阳能电池

通过水热前驱体中的功能添加剂调控一维(1D)纳米棒阵列疏密度,继而在纳米棒间隙沉积零维(0D)纳米颗粒,制备1D/0D有序的复合SnO2电子传输层(ETL),并组装高效、稳定的钙钛矿太阳能电池。系统研究前驱体中NaCl添加剂以及后续纳米颗粒的沉积对复合ETL的形貌结构、光谱性能及界面电荷过程的作用规律,探讨上述作用对电池光电性能的影响机制。前驱体中NaCl的加入使棒密度变小,从而使0D纳米颗粒顺利渗透到1D纳米棒间隙中,其对钙钛矿/ETL和钙钛矿/FTO界面复合的抑制作用是造成器件开路电压和填充因子增大的原因。在经2 mL饱和NaCl水溶液改性的1D电子传输层ETL-2Cl的基础上,继续沉积0D的纳米颗粒,制备得到新型1D/0D复合电子传输层ETL-2P,后者优良的电荷复合抑制作用(复合电阻是ETL-2Cl的2.9倍)和高效的电子抽提性能(抽提速率3.03×10^7 s^-1,抽提效率91.6%)促成了电池较优的光电性能(光电效率12.15%)。     

基于易升华添加剂辅助合成纯相富铯(CH(NH2)2)xCs1−xPbI3 钙钛矿

钙钛矿材料化学组分是决定钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的关键,纯无机钙钛矿CsPbI₃具有相对较好的热稳定性和光稳定性,但由于Cs⁺具有较小的离子半径而导致无机钙钛矿相不稳定。最近研究发现富铯FA_xCs_1?xPbI₃钙钛矿具有相对稳定的相结构,且可以很大程度上保持无机钙钛矿材料的热稳定性和光照稳定性,是一种非常具有前景的钙钛矿材料体系。目前这种富铯的FA_xCs_1?xPbI₃材料合成是通过引入过量有机组分FAI实现的,其中FAI一方面充当钙钛矿的掺杂剂,另一方面过量的FAI充当添加剂。由于其具有较高的升华温度,后续需要较高的温度使过量的FAI升华,实际上这在实验上很难实现对FAI升华量的精确控制。本文重点研究具有低升华温度的胺类,如碘甲胺(MAI)、碘化二甲胺(DMAI)、碘化乙胺(EAI)、碘化胺(NH₄I)和醋酸甲脒(FAAC),作为添加剂制备富铯FA_xCs_1?xPbI₃钙钛矿材料体系的可行性,这一方面可以有效降低钙钛矿薄膜的热处理温度;另一方面可拓宽的制备纯相钙钛矿成分的窗口期,这对大面积制备纯相富铯FA_xCs_1?xPbI₃钙钛矿薄膜尤为重要。结果表明MAI和DMAI可以作为合成FA_xCs_1?xPbI₃钙钛矿材料的有效添加剂,其与PbI2间较强的作用力可以促进Cs₄PbI₆的形成并有效抑制δ-CsPbI₃副产物的生成。合适的升华温度可以使薄膜在保持钙钛矿相结构的同时在较低温度升华去除过量的添加剂,最终实现在相对温和的条件下制备纯相富铯FA_xCs_1?xPbI₃钙钛矿材料。     

钙钛矿型复合氧化物材料

从钙钛矿复合氧化物独特的电子结构及晶体结构出发，分析归纳了其作为功能材料的理论规律，综述了它在导体透氧膜、气敏传感器、固体燃料电池、磁制冷和氧化还原催化剂等领域的研究新成果和应用进展，提出进一步研究的策略方案。     

溶剂工程调控钙钛矿薄膜中PbI2和PbI2(DMSO)的形成(英文)

钙钛矿太阳能电池以其高效、低成本的特点备受关注。到目前为止,钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率已经超过25%,显示出良好的应用前景。钙钛矿薄膜的结晶性能是决定器件性能的关键,因此,调控钙钛矿薄膜的生长过程至关重要。本工作中,我们发现通过简单调节前驱体溶剂,即调节二甲基亚砜：1,4-丁内酯:N,N-二甲基甲酰胺(DMSO:GBL:DMF)的三种混合溶剂的比例,可实现钙钛矿薄膜中PbI₂和PbI₂(DMSO)含量的调节,从而调节电池的器件性能。此外,本工作系统研究了PbI₂和PbI₂(DMSO)的含量对器件性能的影响。结果表明,PbI₂(DMSO)的形成会导致300–425nm波长范围内电池的外量子效率(EQE)降低,从而导致器件性能下降。相反,通过在前驱体溶液中添加额外的碘化亚甲基铵(MAI),可以抑制PbI₂和PbI₂(DMSO)的形成。     

Sr取代LaFeO3钙钛矿的结构性质和催化性能（英文）

Sr2+对La3+的部分取代导致LaFeO3的结构性质和催化性能发生了显著变化.钙钛矿结构由LaFeO3的正交型变成了La0.8Sr0.2FeO3的近立方型.由于电荷补偿效应,Sr2+取代La3+导致部分Fe3+氧化为Fe4+,同时产生氧空穴,因而提高了La0.8Sr0.2FeO3的还原性能.由于氧空穴的作用,La0.8Sr0.2FeO3催化剂在CO氧化和CH4燃烧反应中均表现出较LaFeO3高的催化活性.在CO氧化反应中,氧空穴有利于反应物分子的吸附并加速了气相氧分子在表面上的解离;而在CH4燃烧反应中,氧空穴则促进了晶格氧物种从体相到表面的扩散.     

层状类钙钛矿结构新铌酸盐KSr2Nb3O10

A new niobate compound KSr₂Nb₃O₁₀ was synthesized for the first time. The chemical compositions, crystal structure, optical property, density and melting point of the new compound were characterized by EPMA, TEM, XRD, DTA and so on. KSr₂Nb₃O₁₀ crystallizes the orthorhombic system with unit cell parameters a=0.7816(1) nm, b=0.7764(2) nm, c=2.9995(2) nm, V=1.8114(4) nm³, and space group P2₁2₁2₁, Z=8. The structure may be described as treble perovskite sheets ［Sr₂Nb₃O₁₀］^- interleaved with K⁺. Further, it was found that KSr₂Nb₃O₁₀ has intercalation phenomenon. Na⁺, Li⁺, H⁺, NH⁺₄ could exchange the interlayer cations K⁺ of KSr₂Nb₃O₁₀, and n-hexylamine also could intercalate into the place between the layers of ［Sr₂Nb₃O₁₀］^-.     

杂化钙钛矿(NH3C6H12NH3)CuCl4的制备与表征

采用低温溶液法合成了含有二铵阳离子结构的新型二维层状结构的有机/无机杂化钙钛矿材料（NH₃C₆H₁₂NH₃） CuCl₄。采用元素分析、红外光谱、X射线衍射和紫外-可见光吸收光谱等手段对其结构与性能进行了表征。结果表明该材料的紫外-可见吸收光谱吸收峰位于285 nm和387 nm,层间距为1.18 nm。二铵阳离子的引入,使有机层⁺NH₃C₆H₁₂NH₃+与2个相邻的无机框架CuCl₄^2-分别通过较强的氢键结合在一起,排列更为规整,热稳定性更高。与单铵阳离子结构的杂化钙钛矿材料相比,由于不存在两层有机分子层间较弱的范德华力,（NH₃C₆H₁₂NH₃） CuCl₄材料的电阻率为1.36×10⁵ Ω·cm,比单胺结构的杂化钙钛矿材料的电阻率低3个数量级。     

杂化钙钛矿(NH_3C_6H_(12)NH_3)CuCl_4的制备与表征

采用低温溶液法合成了含有二铵阳离子结构的新型二维层状结构的有机/无机杂化钙钛矿材料(NH_3C_6H_(12)NH_3)CuCl_4。采用元素分析、红外光谱、X射线衍射和紫外-可见光吸收光谱等手段对其结构与性能进行了表征。结果表明该材料的紫外-可见吸收光谱吸收峰位于285 nm和387 nm,层间距为1.18 nm。二铵阳离子的引入,使有机层~+NH_3C_6H_(12)NH_3~+与2个相邻的无机框架Cu Cl42-分别通过较强的氢键结合在一起,排列更为规整,热稳定性更高。与单铵阳离子结构的杂化钙钛矿材料相比,由于不存在两层有机分子层间较弱的范德华力,(NH_3C_6H_(12)NH_3)CuCl_4材料的电阻率为1.36×105Ω·cm,比单胺结构的杂化钙钛矿材料的电阻率低3个数量级。     

Eu3+掺杂双钙钛矿Sr2CaMoO6橙红色荧光粉的结构特征及其发光性能

采用EDTA-柠檬酸联合配位法制备一系列组成的(Sr1-xEux)2CaMoO6橙红色荧光粉。通过X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜及荧光光谱研究不同Eu3+离子掺杂浓度下Sr2CaMoO6∶Eu3+荧光粉的晶体结构、掺杂位置、形貌及其光致发光性能。Rietveld全谱拟合结果表明:掺杂后样品为(Ca/Mo)O6八面体少量倾斜的空间群为P21/n的正交双钙钛矿结构,随着Eu3+离子共掺杂浓度的增加,样品的晶胞体积减小;Eu3+离子取代八面体间隙的Sr2+位置致使双钙钛矿的T2g(1)拉曼振动模发生蓝移;在近紫外区宽而强电荷迁移带和蓝光激发下,该荧光粉分别发射以Eu3+离子5D0-7F1磁偶极跃迁为主的橙光和以5D0-7F2电偶极跃迁为主的红光,组成为(Sr0.98Eu0.02)2CaMoO6的荧光粉具有最强的橙红光发射强度,是一种潜在的适用于近紫外LED芯片的光转换红光材料。     

配合物[Ce(CH2=C(CH3)COO)2(NO3)(Bipy)]的合成及晶体结构

The new complex [Ce(CH₂=C(CH₃)COO)₂(NO₃)(Phen)]₂ was prepared in ethanol-aqueous solution with 8-hydroxyquinoline as the acidity regulator. Its crystal structure was determined by X-ray diffraction analysis. The title complex is triclinic, space group P1, a=1.00832(3)nm, b=1.02858(8)nm, c=1.12350(8)nm, α=113.9250(10)°, β=103.8210(10)°, γ=81.4650(10)°, V=1.03252(14)nm³, Z=1, D_c=1.700g·cm^-3, F(000)=522. The coordination number of Ce³⁺ is nine. CCDC: 211278.     

K2W3SeO12的合成、晶体结构和非线性光学性质研究

本文通过水热反应得到一种新化合物K₂W₃SeO₁₂,并测试了其单晶结构,该晶体属于三方晶系,空间群R3c,晶胞参数a=b=c=1.25361(10)nm,α=β=γ=33.5390(10)°。对它进行了XRD、EDX、ATR-FTIR、UV-Vis-NIR、TG、SHG测试。测试结果表明化合物有很强的可实现相位匹配的倍频效应(强度约为KDP的9倍),而且具有较宽的带隙(3.24eV)和良好的热稳定性。粉末的红外吸收边达到10μm。结果表明K₂W₃SeO₁₂是一个具有潜在应用价值的中红外非线性光学晶体材料。     

K_2W_3SeO_(12)的合成、晶体结构和非线性光学性质研究

本文通过水热反应得到一种新化合物K2W3SeO12,并测试了其单晶结构,该晶体属于三方晶系,空间群R3c,晶胞参数a=b=c=1.253 61(10)nm,α=β=γ=33.539 0(10)°。对它进行了XRD、EDX、ATR-FTIR、UV-Vis-NIR、TG、SHG测试。测试结果表明化合物有很强的可实现相位匹配的粉末倍频效应(强度约为KDP的9倍),而且具有较宽的带隙(3.24 eV)和良好的热稳定性。粉末的红外吸收边达到10μm。结果表明K2W3SeO12是一个具有潜在应用价值的中红外非线性光学晶体材料。     

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.     

混合价三核锰配合物Mn3O(O2CCCl3)6(py)2(H2O)的合成、晶体结构及磁性

A new mixed-valence trinuclear oxo-centered manganese complex Mn₃O(O₂CCCl₃)₆(py)₂(H₂O) was prepared by the reaction of NⁿBu₄MnO₄ with Mn(OAc)₂·4H₂O, trichloroacetic acid and pyridine in absolute EtOH. The crystal structure was determined. The complex crystallizes in monoclinic, space group P2₁/c, unit cell parame-ters, a=14.951(1), b=20.791(2), c=17.882(1)?,α=γ=90°, β=102.67(1)°. Variable temperature solid state magnetic susceptibility study shows that the complex has an antiferromagnetic exchange interaction. CCDC: 183369.