硫属化合物半导体热电材料的电热输运协同调控

热电材料作为一种新型的清洁能源材料,能够直接实现热能和电能之间相互转换,有望为提高能源的利用率、缓解环境污染问题提供一种综合协调的选择,因此在能源危机越来越严重的21世纪,热电材料的研究引起了各国研究者的广泛兴趣。然而,电热输运的协同调制一直是一个历史性的难题。硫属化合物半导体作为最重要的一类热电材料,近年来其电热输运性质的协同调控受到了广泛的关注。本文综述了硫属化合物半导体热电材料在电热输运协同调控方面所取得的最新研究进展,分析了其电热输运协同调控及热电性能优化的内在物理机制,并展望这些新的调控策略在热电材料发展的应用前景。     

钙钛矿ABX3型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。本文综述了调控钙钛矿型无机有机金属卤化物ABX₃结构和性质的几种途径。     

无机固体材料中的忆阻效应

缺陷调控是固体化学中的基本问题,也是决定材料性能的核心要素。基于缺陷调控的忆阻效应将给未来电子信息领域带来全新的变革。本文综述了无机固体材料中忆阻效应的研究进展,主要总结了忆阻效应的产生机制和忆阻材料的类型,结合原子级p-n结的相关工作,提出深入明确电场下缺陷迁移机制将是从无机固体化学角度研究忆阻效应的重要方向。     

高熵氧化物的设计及其在锂离子电池中的应用研究进展

储能技术的革命性变化对下一代锂离子电池(LIBs)负极材料提出了更高的要求。近年来,一类具有复杂化学计量比的新型材料——高熵氧化物(HEOs)逐渐进入人们的视野并走向繁荣。理想的元素可调节性和吸引人的协同效应使 HEOs有望突破传统阳极的综合性能瓶颈,为电化学储能材料的设计和发展提供新的动力。本文分别从化学成分调控和结构设计2个方面结合本课题组近年来的研究及国内外重要文献,综述了HEOs作为LIBs负极材料的研究进展。在化学成分调控方面通过金属杂原子掺杂、非金属杂原子掺杂来提高HEOs的本征活性。在结构设计方面,通过构建一维结构、二维结构、三维结构、空心结构以及复合碳材料来增加HEOs的反应活性位点数量,从而提高储锂性能。最后,对HEOs在LIBs领域的发展进行了展望。     

Ir和IrPd催化剂的合成及结构调控对其甲醇氧化性能的影响

以三嵌段共聚物P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷,PEO₂₀-PPO₇₀-PEO₂₀)为还原剂和保护剂,比较了水热法和溶剂热法对纯Ir和IrPd合金催化剂合成及其电催化氧化甲醇(MOR)性能的影响。对于纯Ir催化剂,在相同条件下,溶剂热法能更好地促进Ir前驱体的还原。对于IrPd合金催化剂,溶剂热法可制得表面富含Ir但MOR活性较低的核壳结构产物(IrPd-S)。水热反应得到的不同原子比(IrPd、Ir₂Pd、IrPd₂)的产物粒径更小,元素分布更均匀。其中比例为1∶1的IrPd (IrPd-H)催化剂的MOR电催化活性最高。上述结果表明,通过调节溶剂类型以及P123的结构诱导作用,可以有效地调节纯Ir和IrPd合金催化剂的结构、表面组成和电催化活性。     

可逆Diels-Alder反应

通过高效的反应精确合成功能分子已成为现代化学发展的趋势之一。基于呋喃/马来酰亚胺(MI)之间的Diels-Alder(D-A)反应作为一种高效的和高选择性的点击反应,克服了铜催化的叠氮/炔之间的1,3-偶极环化加成(CuAAC)反应中引起的金属污染等缺点,为生物医药载体、功能性材料的制备提供更可行的途径。同时,呋喃/MI之间的D-A反应具备原料易得、反应条件温和及易发生retro D-A(rD-A)反应等优点,在制备响应性材料领域备受关注。本文综述了近年基于呋喃/MI的可逆D-A反应在响应性聚合物合成、智能材料、生物分子及表面修饰等方面的应用,并展望了D-A反应的发展前景。     

侧链调控在有机光电高分子材料中的应用研究进展

有机光电聚合物材料是由共轭主链与柔性侧链组成,具有制备简单、成本低廉、重量轻及可制成柔性器件等突出优点,近年来成为国内外研究的前沿和热点.目前对聚合物材料主链结构的优化研究较多,基于侧链调控的报道则相对较少.对主链共轭高分子光电材料侧链调控的目的主要是改善材料的溶解性能,然而,侧链修饰的影响远非如此.研究发现,侧链修饰后聚合物材料的吸收光谱、能级分布、载流子迁移率、器件共混膜形貌以及界面形态等光电性能方面可发生不同程度的变化.此类研究成果无疑将对设计与优化有机聚合物材料分子结构、活性层形貌与界面形态以及器件制备方法和加工工艺具有指导意义.同时,随着器件制备方法的不断改进以及加工工艺的不断发展,为进一步改善器件效率,提高纳米活性材料的形貌调控与界面形态优化能力,基于有机光电高分子材料侧链调控的研究价值日益突显.因此,结合高分子光电材料应用领域的研究现状,以聚合物分子侧链结构优化设计为出发点,基于侧链调控为主题,以不同的修饰侧链为研究对象,对光电高分子材料侧链调控中拟解决的问题及本实验室的相关工作做主要综述.     

低共熔溶剂用于高效可逆捕集二氧化碳的研究

本文通过一步合成法合成了四种不同摩尔比的四乙基氯化胺-乙醇胺低共熔溶剂（TEAC-MEA DES）。红外光谱表征分析表明该DES是依靠氢键作用而形成的;DES的热稳定性高于MEA,且随着MEA的比例的增加而降低;对不同比例的DES进行了四次循环CO₂吸收-解吸实验,发现其吸收容量几乎不变,重复使用性能较好。在不同温度下计算了化学平衡常数,lnK对1/T线性拟合结果表明DES吸收CO₂的反应焓是负值,即吸收CO₂的反应是放热过程。该DES在吸收CO₂方面具有很大的潜力。     

一体化电极电催化二氧化碳还原研究进展

电催化二氧化碳还原反应(E-CO₂RR)可在温和条件下将CO₂转化成高附加值燃料或化学品,近年来受到广泛关注,其在实际反应中涉及到气体扩散和多电子转移等复杂过程,构筑高效、稳定的催化电极是其发展的核心之一。然而,传统涂敷电极制备时,需要将催化剂与粘结剂混合涂覆于集流体表面,此过程会造成活性位点包埋和传质过程受限,致使催化剂活性位利用率下降,同时在反应过程中电极表面容易粉化,造成稳定性下降,难以重复利用。因此,如何调控电极反应界面,提升催化剂活性位的利用率仍面临挑战。将催化剂原位生长于集流体上得到的一体化电极可直接应用于电催化反应,不仅有利于提升活性位利用率以及电荷传输能力,还能有效调控三相界面处的微观反应环境(如pH、反应物及反应中间体的浓度等),从而实现电催化性能强化。本文综述了一体化电极用于E-CO₂RR的最新进展,分析了结构和表界面调控对E-CO₂RR性能的影响规律,并对该领域仍然存在的挑战和未来一体化E-CO₂RR电极的发展进行了评述与展望。     

拓展光催化材料光谱响应的研究进展

光催化技术在解决能源短缺和环境污染问题方面有重要的应用前景,引起了人们的广泛关注。宽光谱响应和高量子效率是实现光催化材料大规模应用的前提。本文介绍了近年来紫外、可见和近红外光催化方面的最新进展,阐述了拓展光响应范围和促进载流子分离的有效途径,总结了光催化材料发展所面临的问题,并对其发展趋势进行了展望。