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将纳米线融合成薄膜：制备具有增强性能的梯度异质结钙钛矿太阳能电池
摘要： 钙钛矿太阳能电池（PSCs）的功率转换效率（PCE）近期快速提升，但采用传统介观或平面器件结构的现有PSCs仍存在非理想的钙钛矿/空穴传输层（HTL）界面，限制了PCE和器件稳定性的进一步提升。本研究采用CsPbBr3钙钛矿纳米线修饰体相钙钛矿薄膜的表面电子态，在PSCs的钙钛矿/HTL界面形成组分梯度异质结。研究发现纳米线形貌是实现钙钛矿薄膜表面态横向均匀性的关键，从而形成近乎理想的梯度异质结。该研究首次揭示了这种横向均匀性对梯度异质结PSCs性能的潜在影响。所得PSCs展现出高达21.4%的高PCE及优异的工作稳定性，优于未修饰CsPbBr3纳米晶和修饰CsPbBr3纳米立方体的对照器件。本研究表明通过可控杂化钙钛矿纳米线与体相薄膜，有望实现更高效稳定的PSCs。
关键词： 纳米晶体、形貌控制、异质结、太阳能电池、卤化物钙钛矿
更新于2025-11-20 15:33:11
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透明导电氧化物单分散纳米颗粒的制备
摘要： 通常，氧化铟锡（ITO）薄膜是通过使用ITO靶材的溅射工艺制备的，但靶材中仅有20%的ITO沉积在基板上。也就是说，约80%的ITO在远离基板的区域被消耗掉。铟的回收过程有限，导致起始材料中约20%的ITO未被回收而损失。即使在此过程中进行了ITO回收，我们仍需制备比薄膜表观用铟量多5倍的ITO靶材。若将溅射工艺改为印刷工艺，考虑到印刷会增加薄膜厚度，预计ITO用量可减少约50%。我们的目标技术还包括为本项目研发ITO纳米墨水。通过四烷基氢氧化铵辅助金属氢氧化物有机凝胶法，成功制备出单分散的立方形ITO纳米颗粒（NPs）。这些颗粒尺寸高度均一、形貌完美，且包含锡元素的完美单晶结构。尝试使用ITO纳米墨水制备薄膜时，在厚度低于200纳米的情况下成功成膜，经热处理后电阻率急剧下降至1.0×10?3 Ω·cm以下。同时开发了可作为ITO替代品的GZO纳米墨水。
关键词： 氧化铟锡，透明导电氧化物，均匀纳米颗粒，形貌控制
更新于2025-09-23 15:23:52
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具有可调相态与形貌的钼酸钪微结构：微波合成、理论计算及光致发光性能
摘要： 本文通过微波加热法从溶液中制备了钼酸钪微结构。通过控制试剂摩尔比和反应时间等实验参数，获得了具有可调相结构和多样形貌（包括雪花状、微花状、微片状及分支纺锤状）的钼酸钪材料。基于第一性原理计算，主要研究了Sc2Mo3O12的态密度与表面能，观察到晶体Sc2Mo3O12具有3.56 eV的间接带隙，各晶面表面能测定值为0.27-0.91 J/m2。系统考察了n(Sc3?):n(Mo?O????)（简写为Sc/Mo）摩尔比的影响，并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)进行表征。结果表明Sc/Mo摩尔比对物相和形貌具有显著影响。漫反射光谱(DRS)显示带隙Egap可在3.69-4.16 eV范围内调控，与理论结果相符。还讨论了Eu3?掺杂Sc2Mo3O12的光致发光(PL)特性。该简易合成策略可推广至其他钼酸盐的制备。
关键词： 光致发光、形貌控制、微波合成、钼酸钪、密度泛函理论
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过动力学控制的碱蚀刻法构建膨胀化FexCoyNi1-x-yP四元纳米阵列以实现高效整体水分解；碱刻蚀法构建膨胀化FexCoyNi1?x?yP四元纳米阵列及其高效析水性能
摘要： 设计和构建具有高效率、高稳定性和低成本的双功能电催化剂，用于整体水分解以生产清洁氢燃料，这一目标极具吸引力但极具挑战性。在此，我们构建了膨胀的四方相FexCoyNi1?x?yP纳米阵列作为稳健的整体水分解双功能电极。铁作为调节剂调控NiCoP纳米阵列的电子密度，从而增加金属（镍和钴）及磷位点的正电荷。所得FexCoyNi1?x?yP的电子结构被认为能平衡氢的吸附与解吸，并加速析氧反应（OER）动力学。此外，通过利用初始FeCoNi氢氧化物纳米线的两性特性，采用动力学控制的碱蚀刻法调控了FexCoyNi1?x?yP的形貌结构。最终形成的膨胀结构具有丰富的多孔性、空腔和缺陷，有利于暴露更多活性位点并促进质量/电荷传输。因此，以膨胀的四方相FexCoyNi1?x?yP纳米阵列为阴阳极的电池，在碱性介质中仅需25 mV和230 mV的过电位即可分别实现10 mA cm?2电流密度下的析氢反应（HER）和析氧反应（OER），驱动整体水分解的电池电压仅为1.48 V。此外，该膨胀FexCoyNi1?x?yP在高达240 mA cm?2的大电流密度下仍表现出卓越的持续电解耐久性。
关键词： 水分解、膨胀纳米阵列、电催化、形貌控制、碱性蚀刻
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过顺序逐层沉积实现可控形态的高性能三元有机太阳能电池
摘要： 研究表明，三元混合光捕获材料是提高溶液法制备有机太阳能电池（OSCs）效率的潜在策略。然而，由于传统三元混合薄膜的形貌极难控制，其优化过程通常比二元体系更为复杂，从而限制了三元OSCs的性能潜力。本研究报道了一种通用策略：通过逐层沉积（LbL）方法，精准调控由聚合物给体与两种非富勒烯小分子受体组成的三元混合薄膜形貌，从而制备高性能OSCs。所得LbL薄膜形成双连续互穿网络结构，给体和受体材料均具有高结晶度，展现出高效的电荷产生、传输与收集特性。此外，三元LbL OSCs的功率转换效率（PCE）对第三组分受体的混合比例敏感性较低，为器件性能优化提供了更大空间。最终，采用PffBT4T-2OD/IEICO-4F:FBR、PBDB-T-SF/IT-4F:FBR和PM6/Y6:FBR体系的LbL OSCs分别实现了超过11%、13%和16%的优异PCE。本研究为开发形貌可控的高效三元OSCs提供了普适性指导方案。
关键词： 顺序逐层沉积、非富勒烯受体、三元有机太阳能电池、高性能、形貌控制
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过掺杂多金属氧酸盐调控CeF<sub>3</sub>纳米晶的形貌：合成、表征与可调谐光致发光
摘要： 通过引入不同多金属氧酸盐作为掺杂剂和形貌调控剂，成功合成了一系列具有均匀形貌的CeF3纳米晶体。结果表明，通过改变多金属氧酸盐的组分和用量，可以精细调控CeF3纳米晶体的形貌和光致发光性能。
关键词： 掺杂、CeF3纳米晶体、光致发光、形貌控制、多金属氧酸盐
更新于2025-09-23 06:10:59
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晶体形貌对半导体光催化剂影响的创新可视化研究：通过调控形状导向剂的Hückel极性——以Bi2WO6为例
摘要： 如今，不同材料的形状裁剪合成是一个热门话题。形态控制过程的本质在于以某种方式调节晶体的几何结构，从而优先增强晶体的某种期望特性。然而，此类合成方法的主要问题在于如何使所应用的形状裁剪剂与简单的形态关联相匹配。这种情况同样适用于形状可控的光催化材料。因此，在本工作中，使用两种形状裁剪剂（Triton - X和氨基酸/（硫）脲结构）制备了Bi?WO?微晶。前者作为二元变量（存在或不存在）使用，而对于后者，将硫族元素 - 碳双键（C = O或S）的休克尔极性作为变化参数。通过XRD、DRS、SEM和红外光谱对制备的材料进行了表征，并在可见光照射下以罗丹明B为模型污染物验证了其活性，以提高结果的普遍适用性。研究发现，一个定义为“玫瑰相似衰减常数”（RSDC）的经验几何函数表明，完美的玫瑰形状（低RSDC）或具有类似低RSDC的几何结构表现出高的光催化活性。此外，所引入的经验值与样品的休克尔极性相关联，首次展示了形状裁剪剂的结构参数、所得晶体几何结构和光活性之间的直接关联。
关键词： 玫瑰相似性衰减常数、形貌控制、休克尔极性、光催化、钨酸铋、形状裁剪
更新于2025-09-23 06:35:59
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具有可调形貌和优异光电化学性能的硫化铋纳米结构绿色合成法
摘要： 通过调控硫属半导体晶体的形貌来定制其形状和尺寸依赖性特性是备受期待但极具挑战性的课题。本研究首次开发出一种绿色、简便且无需表面活性剂的水热合成方法，在H2WO4水溶液中制备出具有高度可调形貌的硫化铋(Bi2S3)。H2WO4能有效平衡溶液中Bi3+与S2-的浓度，从而调控Bi2S3的成核与外延生长。具体而言，在低H2WO4浓度条件下，较少的Bi2S3晶核促进纳米棒沿[001]方向择优生长；而在高H2WO4浓度导致的缺铋富硫环境中，则形成Bi2S3纳米管，这可能源于更强的层间相互作用及[hk0]方向的优先生长。所得Bi2S3纳米结构因晶格中S/Bi摩尔比增加而呈现宽谱紫外-可见-近红外吸收及红移的吸收边。高长径比的Bi2S3纳米棒凭借[001]方向增强的载流子迁移率展现出更优异的光电流响应。不同于既往合成方法，本工作详细阐述了一种无需有机试剂的水相介质中简便高效、环境友好的Bi2S3纳米材料合成方案。值得注意的是，这些具有优异且可调光电化学(PEC)性能的Bi2S3纳米结构在太阳能电池和光电探测器应用中展现出巨大潜力。
关键词： 光电化学性能、形貌控制、纳米结构、绿色合成、硫化铋
更新于2025-09-23 13:20:40
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通过非正交溶剂顺序加工实现全聚合物太阳能电池中的最佳体异质结
摘要： 开发高效全聚合物太阳能电池（all-PSCs）因传统共混浇铸法（BC）导致的不良形貌问题始终是长期挑战。本研究首次采用非正交溶剂序贯加工法（SP）简易制备全-PSCs：以高结晶性聚合物给体PBDB-T构建有序底层薄膜，同时选用新型聚合物FPDI-BT1作为受体，在二次沉积过程中嵌入PBDB-T的非晶或半结晶区域。通过调控FPDI-BT1加工的溶剂配比，无需后续处理即可简易获得类体异质结构型（而非传统双层器件）。SP器件实现了7.15%的超高功率转换效率，较BC对照器件（3.57%）提升逾两倍。结果表明SP是制备具有活性层可调构型高性能全-PSCs的有效策略。
关键词： 苝二酰亚胺，非富勒烯受体，顺序加工，全聚合物太阳能电池，形貌控制
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于Wulff方法的单晶、孪晶及核壳纳米粒子等离激元响应建模
摘要： 对等离子体纳米粒子日益增长的兴趣及其应用领域的不断拓展，源于通过形貌调控实现性能定制的能力，这推动了大量实验与理论研究。这些形貌主要呈现为可通过动力学Wulff构造描述的几何形态，例如八面体、薄三角片、双锥体及十面体等。形貌对决定这些纳米粒子的光学特性（特别是其局域表面等离子体共振行为）具有关键作用，该特性可通过数值模拟建模。现有计算技术面临的核心挑战在于纳米粒子形貌的表征——具体而言，在离散偶极近似法中，粒子是通过均匀分布的点-偶极阵列进行空间离散化表征的，这种处理方式对于包含多重晶面、孪晶结构及核壳结构的复杂形貌构建难度较大。本文介绍了一款独立易用的图形用户界面（GUI），该工具同时运用动力学与热力学Wulff构造来生成复杂形貌的偶极阵列，并提供基于DDSCAT数值方法所需的输入文件。通过涵盖不同形貌、组分及壳层厚度的三个案例研究，阐述了该GUI的应用实例。除操作简便外，该方法的主要优势还包括能够构建晶体学正确的结构，以及在复杂形貌上添加共形壳层的能力。
关键词： 局域表面等离子体共振、Wulff构造法、等离激元纳米粒子、形貌控制、图形用户界面、DDSCAT程序、离散偶极近似
更新于2025-09-16 10:30:52