钙钛矿铁电纳米片诱导的P (VDF-TrFE)取向生长

Ferroelectric polymers are particularly attractive for applications in flexible electronic devices, and controlling its crystalline phase growth is crucial for obtaining optimized ferroelectric properties. Herein we report that a very low introduction (0.2% (w)) of single-domain ferroelectric PbTiO₃ nanoplates can effectively mediate the nucleation and subsequent growth of a crystalline phase within P (VDF-TrFE) (denoted by PVTF), forming highly oriented films and significantly improving the ferroelectric properties due to an alignment of the polarization directions of the polymer and the nanoplates.     

通过磁控溅射金属钛生长金红石型二氧化钛纳米片阵列应用于钙钛矿太阳能电池（英文）

本文首次通过磁控溅射方法,在FTO表面溅射一层Ti金属层,结合水热反应,原位生长TiO_2纳米片阵列(TiO_2 NSAs).经过退火处理,Ti金属层转变为致密的TiO_2层,因此基于此方法制得的金红石型TiO_2 NSAs与FTO基底具有很强的结合力.与通过原子层沉积(ALD)以及悬涂(SC)法所得的另外两种TiO_2致密层生长的TiO_2 NSAs对比发现,基于本文所述方法制备的TiO_2 NSAs作为支架层的钙钛矿太阳能电池具有最佳性能.上述结果主要是由于该TiO_2 NSAs无明显缺陷,并且在TiO_2 NSAs/TiO_2致密层/FTO界面接触很好.值得注意的是,通过优化实验条件,基于此种TiO_2 NSAs的钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率可达11.82%.     

纳米框诱导的三角形纳米银片合成(英文)

以二异辛基磺化琥珀酸钠(CAS No.577-11-7,1,4-二(2-乙基己基)丁二酸酯磺酸钠盐Bis(2-ethylhexyl)sulfosuccinate sodium salt,Dioctyl sulfosuccinate sodium salt,AOT)和柠檬酸钠为表面修饰剂,在60℃及36～50h的水浴条件下采用硼氢化钠还原硝酸银合成出高产率形貌规则的三角形纳米银片。通过控制反应条件可以在边长600～400 nm,厚度5～20 nm范围内调控三角形纳米银片尺寸。通过三角形纳米银片合成过程的显微结构表征提出了三角形框诱导的三角形纳米银片融合生长机制。在AOT表面修饰剂作用下,纳米银粒子自组装融合生长形成三角形纳米框。小的纳米银粒子的融合、消耗促进三角形纳米框形成三角形纳米片。AOT浓度、反应时间和溶液pH值等因素的研究进一步表明了在一定的条件下以三角形框形成为基础的三角形纳米银片的融合生长机制。     

Ni_2P纳米片用于光催化二氧化碳还原（英文）

光催化还原二氧化碳是人工光合作用的重要组成部分,但由于还原二氧化碳的活化能过高导致其应用受到极大地限制。这里,我们报道Ni_2P材料耦合光敏剂能够实现高效的光催化二氧化碳还原。此外,为了进一步的提高二氧化碳还原性能,一种合成超薄片层结构Ni_2P纳米片的策略被采用,目的提高其对二氧化碳吸附能力和降低二氧化碳还原的活化能。一系列物理化学表征被实施,比如X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)等。这些实验结果证实了厚度为1.5 nm的超薄Ni_2P纳米片被成功地制备。荧光实验结果揭示了Ni_2P纳米片能够更高效地促进光生载流子的分离。此外,电化学实验证明了Ni_2P纳米片具有较高的活性比表面积和电荷导电性,因此可以为二氧化碳转化提供更多的活性中心,从而加快其界面反应动力学。光催化二氧化碳还原实验结果展现了Ni_2P纳米片光催化一氧化碳的生成速率为64.8μmol?h~(-1),且其活性是Ni_2P颗粒光催化二氧化碳还原活性的四倍,同时它展现出较高化学稳定性。这项工作为超薄Ni_2P纳米片在光催化二氧化碳中的应用提供了新的思路。     

太阳能光(电)催化固氮研究进展（英文）

氨(NH₃)是一种现代社会必需的化学物质。目前,工业上合成NH₃仍然采用的是Haber-Bosch过程,即以H₂和N₂为反应物在铁基催化剂的作用下于高温(400-600℃)高压(20-40Mpa)下将N₂转化为NH₃。然而,其效率只有10%-15%,同时造成大量的能源消耗,而且CO₂排放不可避免。开发构建可持续发展的清洁友好的新能源体系是解决能源危机和环境污染问题、实现碳达峰和碳中和的关键战略。半导体光(电)催化固氮可以利用绿色无污染的太阳能制取重要的基础化工原料氨,有望代替传统的化工制氨工艺,解决其能源消耗严重和环境污染的问题。本文概述了光(电)催化固氮反应及其影响因素、光催化、电催化和光电催化固氮反应实验装置与基本特征、光(电)催化固氮反应催化剂研究进展、光电催化固氮反应机理,着重论述了半导体光催化剂、光(电)催化固氮体系以及光催化固氮机理的最新进展,并对太阳能光催化固氮技术加以评述和展望。     

碳模板诱导生长Fe-N_x活性位点（英文）

能源危机和环境恶化是当今社会面临的巨大挑战.燃料电池作为一种高效、清洁的发电装置,受到了社会各界特别是新能源行业的高度关注.尤其是,日本丰田推出Mirai燃料电池汽车量产上市计划,把燃料电池及其关键技术发展推向了一个新的发展纪元.然而,制约燃料电池走向大规模商业化的核心问题依然是其综合性能不具竞争力.其中,氧电极的缓慢动力学以及贵金属Pt的有限资源、高昂成本等是关键所在,因此,亟待实现高性能非贵金属催化剂的突破.近年来,大量研究表明,Fe-N_x掺杂的碳催化剂具有极大的代Pt潜力,研究者们尝试各种手段进行开发,如:调控Fe化合物及N前驱体的类型与添加量,改变温度、压力等合成条件,采用轴向配位体连接、共价接枝、球磨等非热解路线,构建核壳、有序介孔碳、阵列、类石墨烯薄片、多孔碳等碳纳米结构,制备石墨烯/碳纳米管、石墨烯/碳黑、碳纳米带/碳纳米管、碳纳米颗粒/碳纤维、碳球/碳纳米管/石墨烯等复合材料,进行酸洗、造孔、二次加热等后处理,调控不同类型Fe物种相生成等.此外,EXAFS及M?sbauer等谱学技术已经证实Fe-N_x特别是Fe-N_4为强活性位点.因此,有待提出合理策略以促进非贵金属碳催化剂中Fe-N_x强活性位点的高密度掺杂.本文提出了一种碳模板诱导Fe-N_x活性位点生长的方法即通过高温热解含有Fe盐的三聚氰胺前驱体混合物,成功制备了Fe-N_x掺杂的碳催化剂,并结合多种表征技术证实了碳模板对制备碳催化剂结构组成及电化学性能的影响.形貌结果说明,碳模板的引入有利于Fe、N化合物的均匀吸附以至于Fe基纳米颗粒的均一成核,促使竹状碳纳米管在碳模板表面以及中间均一生长;氮气吸脱附及孔径分布曲线显示,引入碳模板形成的复合材料较单一的碳纳米管和碳黑材料具有提高的比表面积和总孔体积,说明复合材料中存在两种单体的有效协同;M?sbauer、XPS及XRD测试数据证实,碳模板可以调控Fe、N两种元素的耦合方式,能够抑制金属Fe和Fe碳化物等非活性Fe物种的生成、诱导Fe-N4和其它Fe氮化物等强活性Fe-N_x物种的生长.电化学测试数据表明,复合材料具有提升的面积活性和质量活性,且TOF值明显提高,说明碳模板的引入增强了Fe-N_x位点的本征活性;此外,复合材料的氧还原过程为高效的4e–途径,且较商业Pt/C催化剂表现出了优异的循环稳定性和甲醇耐受性     

石墨烯纳米片担载Pt-Pd双金属纳米球作为甲醇氧化的电催化剂(英文)

利用简便的无表面活性剂的方法合成了石墨烯担载的Pt-Pd双金属纳米球.首先由Na2PdCl4与氧化石墨烯发生氧化还原反应生成Pd晶种,然后诱导Pt纳米粒子的生长,得到Pt-Pd双金属纳米球.采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线粉末衍射仪表征了合成的Pt-Pd/GR催化剂的结构,并测定了其作为甲醇氧化电催化剂的性能.结果表明,Pt-Pd/GR催化剂对甲醇氧化反应表现出高催化活性和稳定性,甲醇氧化电流密度为51.8mA·cm-2.     

CsPbIBr_2钙钛矿太阳能电池中通过氧气诱导Spiro-OMeTAD快速氧化（英文）

Spiro-OMeTAD是钙钛矿型太阳能电池中应用最广泛的空穴传输材料,它本身的空穴传输率很低,需要氧化之后才能满足高效率太阳能电池器件的要求。然而,Spiro-OMeTAD在空气中的氧化时间较长,同时空气中的水分会造成器件效率的下降以及器件质量不稳定等不良后果。基于此,我们通过一步法制备CsPbIBr_2无机钙钛矿太阳能电池,并将旋涂了Spiro-OMeTAD层的器件放在纯氧气中氧化,避免因水分导致的钙钛矿层分解。实验结果表明,氧气氧化后的器件最高效率为7.19%,高于空气中氧化的器件达到的最高效率6.29%,并且氧气氧化可以将Spiro-OMeTAD的氧化时间从18小时缩短到5小时。我们采用一系列电化学表征方法探讨了不同氧化条件下电池器件的性能差异.结果显示,纯氧气氧化Spiro-OMeTAD可以有效减低载流子复合,提高电荷传输。此外,我们采集了多个样本统计分析,发现采用氧气氧化的器件平均效率更高,器件质量更稳定,具有更好的可重复性。这种快速稳定的氧化方法为钙钛矿型太阳能电池的商业化开发提供了有效的思路。     

电氧化异丙肾上腺素的纳米复合电催化剂:用作传感器（英文）

在金纳米粒子(AuNPs)上经苯硫酚衍生物(3,4二羟基苯基-偶氮-苯硫酚,DAT)自组装制得了一种新型纳米复合物,用于修饰玻璃碳电极(GCE/AuNP-DAT).采用循环伏安法研究了该新型电极的性质,并将其用作异丙肾上腺素(IP)电催化剂,考察了该纳米复合物的电催化活性,从而得到反应机理和催化反应速率常数.由于GCE/Au NP-DAT电极对尿酸氧化没有电催化活性,因此可将IP的氧化信号从该改进电极中分离出来,从而排除了尿酸对IP测定的干扰.该电极可作为传感器,当用于差动脉冲伏安法测定IP时,线性动态范围为1.0–1500.0μmol/L,检测极限为0.46μmol/L.     

黏土负载镍的纳米片高效芳烃加氢催化剂（英文）

以天然层状黏土蒙脱石(MMT)为前体,通过液相沉积-沉淀将镍物种引入水溶液中剥离为MMT纳米片表面的简易方法制得Ni/MMT纳米片。该Ni/MMT纳米片由于是二维(2D)结构,利于芳烃及其加氢产物的传质扩散,相比Ni/SBA-15和Ni/γ-Al2O3催化剂,具有更为高效的芳烃加氢性能,且在镍负载量高达18.5%时,其四氢萘加氢的转化频率(TOF)达到最高值。     

纳米-微米铁修饰的维氏体氨合成催化剂（英文）

我们以商业预还原的维氏体(Fe_(1-x)O)氨合成催化剂为载体,采用Fe(NO)_3·9H_2O和H_2C_2O_4·2H_2O进行原位室温固相反应制备纳米铁或微米铁修饰的铁基氨合成催化剂,并通过XRD、SEM、TG-DTG、H_2-TPR等进行了表征.结果表明:Fe(NO)_3·9H_2O和H_2C_2O_4·2H_2O室温固相反应完全生成产物Fe_2(C_2O_4)_3·5H_2O,且产物分散于载体维氏体催化剂表面.通过纳米铁-微米铁的修饰,催化剂的氨合成活性有很大提高且稳定性好.催化剂活性随着Fe负载量的增加先增加后降低,负载量5%时催化活性最好,反应器出口氨浓由450℃(12.4%)、425℃(11.0%)、400℃(9.4%)分别提升至450℃(15.6%)、425℃(14.8%)、400℃(13%).通过一步简单的修饰,维氏体催化剂的氨合成活性提高约25%~38%.由于焙烧和还原,生成的Fe_(1-x)O或铁粒子与铁催化剂表面发生强相互作用,因此,反应过程中纳米铁或微米铁粒子能稳定存在,催化剂有较高的稳定性.     

氧化锌有序结构在Au(111)和Cu(111)上的生长（英文）

利用NO_2或O_2作为氧化剂,研究了氧化锌在Au(111)和Cu(111)上的生长和结构。NO_2表现了更好的氧化性能,有利于有序氧化锌纳米结构或薄膜的生长。在Au(111)和Cu(111)这两个表面上,化学计量比氧化锌都形成非极性的平面化ZnO(0001)的表面结构。在Au(111)上,NO_2气氛下室温沉积锌倾向于形成双层氧化锌纳米结构;而在更高的沉积温度下,在NO_2气氛中沉积锌则可同时观测到单层和双层氧化锌纳米结构。O_2作为氧化剂时可导致形成亚化学计量比的ZnOx结构。由于铜和锌之间的强相互作用会促进锌的体相扩散,并且铜表面可以被氧化形成表面氧化物,整层氧化锌在Cu(111)上的生长相当困难。我们通过使用NO_2作为氧化剂解决了这个问题,生长出了覆盖Cu(111)表面的满层有序氧化锌薄膜。这些有序氧化锌薄膜表面显示出莫尔条纹,表明存在一个ZnO和Cu(111)之间的莫尔超晶格。实验上观察到的超晶格结构与最近理论计算提出的Cu(111)上的氧化锌薄膜结构相符,具有最小应力。我们的研究表明,氧化锌薄膜的表界面结构可能会随氧化程度或氧化剂的不同而变化,而Cu(111)的表面氧化也可能影响氧化锌的生长。当Cu(111)表面被预氧化成铜表面氧化物时,ZnOx的生长模式会发生变化,锌原子会受到铜氧化物晶格的限域形成单位点锌。我们的研究表明了氧化锌的生长需要抑制锌向金属基底的扩散,并阻止亚化学计量比ZnOx的形成。因此,使用原子氧源有利于在Au(111)和Cu(111)表面上生长有序氧化锌薄膜。     

钴钒水滑石纳米片用于电催化尿素氧化（英文）

电解水是一种常用的制氢方法,但高能耗的阳极析氧反应(OER)阻碍了其应用。尿素氧化反应(UOR)具有较低的热力学电势,是最有前景的OER替代反应之一。过渡金属基水滑石具有独特的层状结构和层间阴离子可交换等优点,被认为是性能优异的UOR催化剂,然而目前大多数研究主要聚焦于后过渡金属元素。该研究通过一步法制备了具有前/后过渡金属的CoV-LDHs纳米片。与相同方法制备的Co(OH)₂相比,CoV-LDHs纳米片具有以下优点:1)纳米片结构有利于暴露更多的活性位点。2) V的引入增强了CoV-LDHs的亲水性,提高了其本征电催化动力学。3) Co (3d⁷4s²)和V(3d³4s²)之间的d-电子补偿效应有利于促进尿素的吸附。因此,CoV-LDHs仅需要1.52V(vs.RHE)就可以达到10mA·cm^-2的电流密度,比Co(OH)₂低了70 mV,同时CoV-LDHs较低的塔菲尔斜率表明了其较快的反应动力学。此外,CoV-LDHs在连续反...     

二氧化钛多孔纳米片在染料敏化太阳电池中的应用（英文）

运用连续吸附反应法和化学腐蚀-沉积法,用ZnO/FTO(氟掺杂氧化锡)多孔纳米片为模板,制备了TiO2/FTO多孔纳米片。研究了吸附次数对形貌、光散射性能和染料敏化太阳电池性能的影响。最佳吸附次数为30,由此得到的太阳能电池的效率、短路电流密度Jsc、开路电压Voc和填充因子FF分别为:5.57%、9.26 mA·cm-2、0.835 V和72.04%。这个效率略高于P25(5.32%),但远高于ZnO(2.41%)。     

合成高产率的Au_(21)(SR)_(15)纳米簇（英文）

近年来,精确原子个数的金纳米簇因其在催化、生物医药、传感等领域具有潜在应用而备受关注。本研究中使用金刚烷硫醇(HS-Adam)作为配体制备了Au23(S-Adam)16纳米簇。在室温条件下,通过HS-Adam刻蚀Au23(S-Adam)16纳米簇,得到了纯度较高的Au21(S-Adam)15,其转换率可达20%(根据金原子计算)。并通过紫外可见吸收光谱(UV-Vis),电喷雾(ESI)和基质辅助激光解析飞行时间(MALDI)质谱以及热重分析(TGA)对合成的金纳米簇进行表征。     

氮化铝纳米锥的低温生长与场发射性能(英文)

考察了在600℃以下通过反应AlCl3+NH3→AlN+3HCl制备AlN纳米锥的规律,结果表明在500℃时仍可获得AlN纳米锥,当温度为480℃时则无氮化物生成。场发射测试显示在500~600℃温区内制得的AlN纳米锥的开启电场处于14.2~20 V·μm-1范围,且随制备温度升高而减小。结果表明AlN纳米锥可在低温条件下获得,且具有较好的场发射性能。     

聚合物接枝Janus纳米片形变的耗散粒子动力学研究（英文）

由于在检测、药物输运、分子马达等领域具有广阔的应用前景,二维柔性响应Janus材料受到了广泛的关注。但遗憾的是,这些二维材料的响应形变的分子机理仍不明确。基于此,我们采用介观尺度的耗散粒子动力学模拟方法系统研究了Janus纳米片两侧接枝不同长度和不同溶剂相容性的高分子链对Janus纳米片形变的影响。我们发现由于构象熵和混合焓的共同作用,通过对接枝链长度和溶剂相容性的调整,Janus纳米片可以形成如反相包覆、信封装包覆和碗状等新奇的结构。我们的理论结果首次提供了对二维柔性Janus材料可控形变的基本认识,并预报了设计合成新型Janus纳米器件在药物和生物医学领域的潜在应用。     

电子辐照及再结晶P(VDF-TrFE)共聚薄膜红外光谱研究

利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)研究聚偏氟乙烯与聚三氟乙烯共聚薄膜[P(VDF0.80-TrFE0.20)]的电子辐照和再结晶处理过程中分子链构型变化和化学变化, 为深入探讨辐照的改性机理提供依据. 研究发现, 辐照后薄膜分子链全反构型百分含量随吸收剂量增大而迅速减少, TG构型和T3G构型百分含量显著增多. 而当吸收达一定剂量时, 三种构型相对含量基本不再变化, 表明高剂量辐照时样品极性回升不依赖分子链构型中全反型的含量的增多, 而是和高交联度的边界效应有关. 再结晶过程中分子链构型变化恰好和辐照效应产生的变化相反, 并且形成了更加稳定的C=C共轭结构.     

原位电化学合成铁基电极材料及其超级电容器性能（英文）

采用胶体纳米粒子为模型进行研究。假设活性阳离子均匀分布在导电碳与粘结剂中,电解液离子的渗入可以原位形成活性胶体团簇。通过原位电化学方法合成了不同组成的铁基超级电容器电极材料。在不同的阳离子电解液中,铁胶体离子电极的电容不同,其中在KOH、NaOH、LiOH电解液中分别为1 113、927、755 F·g~(-1)。通过胶体的介尺度结构构筑,实现离子到材料性能的跨尺度可控调节。通过对胶体模型的拓展,提供了原位组成调节到材料性能跨尺度调控的新方法。     

PZT/P(VDF-TrFE)纤维膜的静电纺丝制备及其性能

以锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)和聚(偏氟乙烯-三氯乙烯)(P(VDF-TrFE))共聚物为原料,利用静电纺丝的方法制备了PZT/P(VDF-TrFE)纤维膜。用扫描电子显微镜、精密阻抗测试仪和拉力试验机对纤维膜的形貌、电学性能、力学性能进行了表征。结果表明,适当地提升PZT的质量分数能有效提升纤维膜中纤维丝的均匀性。当PZT质量分数为4%时,纤维丝的均匀性最佳;静电纺丝方法能够得到低介电常数的PZT/P(VDF-TrFE)纤维膜,并且通过调节PZT的质量分数,可以保证纤维膜的介电常数在一定范围内变化。PZT颗粒的加入能够有效调节PZT/P(VDFTrFE)纤维膜的拉伸强度和断裂伸长率,当PZT质量分数为4%时,纤维膜具有最佳的综合力学性能,能够满足可穿戴设备的要求。