Co-occurrence of Dominant Direct and Indirect Transitions in Low Temperature Sputtered Indium Tin Oxide Thin Films on Polymers

Indium tin oxide （ITO） layers are prepared on polymethylmethacrylate and polyethylene terephthalate by rf- magnetron sputtering at room temperature. Their 3D-AFM images and visible transmittance spectra are contrastively characterized and studied. An interesting morphological effect of the polymer substrates on their top ITO layers is observed. Dominant direct and indirect transition types deduced from optical spectra are surprisingly found in ITO films on different polymers. Furthermore, qualitative band structures are figured, and some theoretical discussions about the correlation of optical band structure, interface/surface morphology and carrier density are also presented.     

PET塑料衬底非晶/微晶硅叠层太阳电池研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,在125℃的低温条件下,沉积了一系列不同厚度的本征微晶硅(μc-Si)薄膜。对材料的光电特性和结构特性的测试结果表明,低温条件下制备的μc-Si薄膜具有较厚的非晶孵化层,并且纵向结构演变较为明显。采用梯度H稀释技术,在沉积过程中不断降低H稀释度,改善了μc-Si薄膜的纵向均匀性。将此技术应用于非晶硅(a-Si)/μc-Si叠层电池的μc-Si底电池,在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料衬底上制备出初始效率达到6.0%的a-Si/μc-Si叠层电池。     

微量Co修饰的碳载超细Pt纳米粒子的制备及其在燃料电池氧还原催化中的应用

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有清洁、高效等优点,是一种理想的汽车动力电源.然而,由于其阴极氧还原反应(ORR)速率缓慢,需要使用大量的Pt基催化剂,导致燃料电池成本居高不下,严重制约了PEMFC的商业化发展.将Pt与过渡金属Fe, Co, Ni等形成合金,对表面Pt原子的几何结构和电子结构进行调变,可以有效提高催化剂的活性,实现Pt用量和燃料电池成本的降低.但是目前合金催化剂多采用溶剂热、浸渍-高温退火等制备方法,使用有毒有害试剂和难清洗的表面活性剂,且过程复杂、能耗高,不利于大规模化生产.此外,合金中过渡金属占比高,在燃料电池工况下,大量过渡金属溶解,加速了膜的降解,导致实际PEMFC性能的降低.对此,我们探索了一种简便有效的方法制备高活性、高稳定性的碳载Pt-Co催化剂.在没有添加表面活性剂的情况下,采用硼氢化钠辅助乙二醇还原法合成了具有超小尺寸和均匀分布的Pt-Co纳米颗粒,后续酸刻蚀处理去除不稳定的Co原子,重组双金属纳米颗粒的表面结构形成富Pt壳层,进一步提高了催化剂的活性和稳定性.通过电感耦合等离子体、X射线粉末衍射、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、高角环形暗场-扫描透射-元素分布及光电子能谱等物理表征证实了微量Co改性的碳载超细铂合金纳米颗粒的组成和结构.进一步对催化剂进行旋转圆盘电极和单电池测试,结果表明, Pt_(36)Co/C具有明显高于商业化Pt/C的有效电化学活性面积和电池性能.此外,加速衰减测试和衰减前后的电镜图片表明, Pt_(36)Co/C催化剂的稳定性相较于Pt/C亦有所增强.分析Pt-Co/C催化性能提高的原因,主要归于以下三点:(1)催化剂纳米颗粒在载体上分布均匀,且具有超小的粒径尺寸,提供了大量的三相反应界面位点;(2)双金属配体和电子效应的协同作用,降低了氧化物质在催化表面的吸附能力,加速了ORR的电催化动力学;(3)酸蚀刻导致的不稳定Co的溶解及催化剂表面结构的重排,形成了富Pt壳层结构,有利于提高催化剂的稳定性.这种简单有效的合金制备方法可以在电催化领域推广使用.     

乙二醇基炭黑色浆的制备及其性能

通过超细分散法制备了乙二醇基炭黑色浆,采用单因素变量法阐明分散剂与炭黑质量比、研磨时间和研磨转速对炭黑粒径的影响规律,通过正交实验优化炭黑分散工艺来制备乙二醇基炭黑色浆,并对炭黑在乙二醇溶液中的形貌结构及其分散状态进行了观察。结果表明,分散剂与炭黑质量比为1∶10、研磨时间为180 min、研磨转速为3500 r/min时,炭黑的分散效果最好,平均粒径为170.89 nm,并且在乙二醇溶液中的离心稳定性在90%以上,耐热稳定性在90%以上,具有良好的储存稳定性。     

绿色双溶剂法制备高效稳定钙钛矿太阳能电池

采用毒性小、环境友好的乙二醇甲醚(ethylene glycol monomethyl ether,EGME)与水混合的双溶剂(体积比为1∶1)溶解CsBr,通过提高CsBr的溶解度,减少了后续CsBr的甲醇溶液的旋涂遍数,简化了电池制备流程。通过优化CsBr的甲醇溶液的旋涂遍数发现,在旋涂1遍200 mg·mL^-1 CsBr的水/EGME溶液的基础上旋涂2遍15 mg·mL^-1 CsBr的甲醇溶液,所制备的CsPb-Br₃钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)拥有最佳的性能,实现了1.44 V的开路电压(open-circuit voltage,V_OC),6.26mA·cm^-2的短路电流密度(short circuit current density,J_SC),74.57%的填充因子(fill factor,FF)及最高6.72%的光电转换效率(pho-toelectric conversion efficiency,PCE)。     

纳米硫化铜颗粒自组装为球、空心球和线形结构

用水和乙二醇混合物为溶剂,应用溶剂热合成方法制备了由纳米颗粒自组装的球、空心球和线形结构的铜的硫化物,如 Cu7S4, Cu1.8S, Cu1.81S 和 Cu2S。 考查了溶剂组成（水含量的变化）、反应时间、实验温度的变化对所制备样品的形貌和物相结构的影响。研究了其形成机理。结果表明,随着反应时间的变化,首先形成纳米颗粒的铜的硫化物。通过自组装形成线形结构。最后转化为球形或空心球形结构。     

ZnO纳米片组装的微球和层状集聚体的控制合成及其发光性质

通过锌片与水分别在乙二醇和乙二胺中120 ℃反应12 h,直接在锌片上原位合成出ZnO纳米片组装的微球和层状集聚体。利用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和红外光谱对产物进行了表征和分析。结果表明,在乙二醇中得到的直径为0.3～2 µmZnO微球是由直径为30～50 nm纤锌矿结构的ZnO纳米片通过氢键组装而成;在乙二胺中得到的层状集聚体是由20～30 nm的纤锌矿结构的ZnO纳米片通过氢键组装成尺寸约为450×900 nm纳米片,这些较大尺寸纳米片再通过范德华力组装而成。研究了乙二醇和乙二胺在ZnO微球和层状集聚体形成过程中的作用并提出了可能的生长机理。在波长为300 nm光的激发下,发现ZnO微球和层状集聚体具有发光峰位于397 nm强的紫外光发光、485和520 nm弱的蓝绿光发光,它们分别起源于ZnO宽带隙的激子发射,氧空位与间隙氧之间的跃迁以及表面上离子化氧空位中的电子与价带中光激发的空穴之间的复合。     

气相色谱法测定涂料中三种醇类抗冻剂含量

建立了内外墙涂料样品中三种抗冻剂醇类物质气相色谱测定方法。涂料样品经乙醇萃取、离心,上清液进气相色谱氢火焰检测器检测,外标法定量。结果表明,乙二醇、1,2-丙二醇和丙三醇在20~500 mg/L浓度范围内线性关系良好,相关系数均大于0.999,方法检出限在10~20 mg/kg之间,三个添加水平平均回收率(n=6)在87.3%~93.4%之间,相对标准偏差(RSD)为5.0%~6.7%。该方法简单快速、回收率和精密度良好,适用于内外墙涂料中乙二醇、1,2-丙二醇和丙三醇的同时测定。利用气相色谱测定涂料中醇类组分含量,从而可快速鉴定涂料低温稳定性能,达到快速检测筛选的目的。     

聚二甲基丙烯酸乙二醇酯壁材微胶囊的制备及其表征

采用界面自由基聚合的方法,制备了以聚二甲基丙烯酸乙二醇酯(PEGDMA)为壁材,薄荷素油(DPO)与石蜡或者三辛癸酸甘油酯(GTCC)的混合物为芯材的微胶囊.微胶囊壁材是二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)单体通过界面自由基聚合形成的高聚物PEGDMA.提出了该界面自由基聚合形成PEGDMA的机理过程.利用光学显微镜和扫描电镜探究了乳化剂类型、芯材组成和固化温度对微胶囊形貌的影响.用傅里叶红外光谱对微胶囊的化学结构进行了表征.利用紫外分光光度计测出了未被微胶囊包埋的芯材占总芯材的百分比(free oil).并用热重分析仪分析了微胶囊的热稳定性能,讨论了固化时间对微胶囊热性能的影响.结果表明,采用阿拉伯树胶为乳化剂,芯材组成为质量比M_(DPO)/M_(GTCC)=1∶1,在60℃下固化1 h,制备出的微胶囊为饱满的球形状,表面光滑.同时测得该体系中芯材的free oil为26.5 wt%.PEGDMA微胶囊在60℃固化温度下反应3 h,具有很好热稳定性,且固化温度升高能提高微胶囊的热稳定性.所制备的微胶囊无毒,在个人护理品和医药领域具有广泛的应用前景.     

聚对苯二甲酸乙二醇酯C=O伸缩振动模式ATR二维相关红外光谱研究

采用变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR)结合二维相关红外光谱技术,分别研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的羰基红外伸缩振动模式(νC=O)。研究发现:玻璃转化温度(Tg)以下时,PET的νC=O的红外吸收频率包括1700cm~(-1)、1709cm~(-1)和1718cm~(-1),而随着测定温度的升高(313~343K),其红外吸收强度变化快慢顺序为:1709cm~(-1)1700cm~(-1)1718cm~(-1);而当在Tg以上时,PET的νC=O的红外吸收频率包括1709cm~(-1)和1718cm~(-1),而随着测定温度的升高(353~393K),PET的νC=O红外吸收强度变化快慢顺序为:1718cm~(-1)1709cm~(-1)。本项研究拓展了ATR二维相关红外光谱技术在PET高分子材料热变性研究的范围。