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oe1(光电查) - 科学论文

28 条数据
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  • 结合太阳能聚光与碳纳米管吸收体的高性能太阳能热电发电机

    摘要： 太阳能热电发电机（STEGs）是太阳能转换最重要的技术之一。然而，由于耦合约束导致的效率低下——例如热电材料工作温度低和无量纲优值（即材料的ZT值）不足——长期制约着STEGs的发展。我们在此展示了一种结合太阳能聚光器与碳纳米管（CNTs）吸收体的高性能STEG系统，该系统能显著提升太阳-热转换过程。该STEG系统在78倍太阳聚光下可实现4.3%的峰值效率，在106倍聚光条件下输出11.2瓦最大功率。通过太阳能聚光装置与基于碳纳米管的太阳能吸收体组合优化系统热力学，确保了效率提升。我们的设计为分布式能量采集和深空探测提供了通用的太阳能热能回收系统原型。

    关键词： 热力学、碳纳米管、太阳能聚光、热电学、能量收集

    更新于2025-09-22 16:36:37

  • 太阳能热燃料中能量转换的热力学极限

    摘要： 太阳能热燃料（STFs）是一种非传统的太阳能转换与储存范式，正重新受到关注。该概念通过材料吸收阳光并经由诱导结构变化以化学方式储存能量，后续可通过逆向反应释放热能。偶氮苯分子即为一例，其具有顺反异构光致变色特性，且可通过化学取代或连接碳纳米管、小分子或聚合物等模板进行调控。类比光伏领域的肖克利-奎伊瑟极限，我们从基础热力学角度分析了STFs可达到的最高效率。微观可逆性原理为光致异构化的量子产率设定了荧光相关的上限（与光化学细节无关）。我们强调分析亚稳态分子的自由能（而非仅焓值）的重要性，并发现其转化为化学储能的效率极限等同于肖克利-奎伊瑟极限?；诟眯始蓿颐嵌越诟咄可秆』竦玫腟TF候选材料进行了评估。

    关键词： 储能、热力学、太阳能转换、光异构化

    更新于2025-09-23 01:28:48

  • 飞行中石墨烯颗粒内金属纳米团簇的热冲击合成

    摘要： 金属纳米团簇（1-10纳米）因其潜在应用价值（包括储能、催化、纳米医学和电子设备）而备受关注。然而，在非聚集状态下制备高浓度的超小金属纳米颗粒仍是未解难题。本研究报道了一种基于气溶胶的热冲击技术，可在飞行中的石墨烯气溶胶内原位合成分散良好的金属纳米团簇。通过对石墨烯气溶胶施加快速热冲击来成核并生长金属纳米团簇，随后通过淬火将新形成的纳米团簇冻结在石墨烯气溶胶基质中。特征时间分析与实验对比表明，纳米团簇的形成受成核及后续表面生长过程控制，而石墨烯能抑制团聚，从而获得非聚集态金属纳米团簇。该方法具有普适性，我们成功制备了粒径小于10纳米的镍、钴和锡纳米团簇。这种连续式气溶胶热冲击技术为可规?；票肝榷ǚ稚⒂诨手械木冉鹗裟擅淄糯靥峁┝酥匾绷ΑＷ魑痹谟τ玫睦?，我们展示了其优异的催化性能。

    关键词： 热力学、原位生长、生长机制、热冲击合成、动力学、金属纳米团簇

    更新于2025-09-23 11:44:18

  • 具有优异光学性能的ZnSe/ZnS核壳量子点——通过热力学壳层生长法制备

    摘要： 在胶体量子点（QD）核上外延生长保护性半导体壳层是实现高荧光量子效率及光电器件应用与发光量子点生物标记所需关键稳定性的核心策略。本研究探究了生长速率对窄发射线宽蓝光ZnSe/ZnS量子点结构与光学特性的影响。通过调节前驱体反应活性，使ZnS壳层在ZnSe核上的生长模式从动力学（快速）向热力学（缓慢）机制转变。在热力学生长机制下，实现了荧光量子产率提升与开关闪烁减弱，该优异性能归因于有效避免了核壳界面处会损害发光特性的陷阱态。本研究揭示了通过控制反应活性使壳层生长处于热力学极限从而获得光学性能增强的高质量核壳量子点的通用策略。

    关键词： 热力学、核壳量子点、无重金属、ZnSe/ZnS、动力学

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 烷基胺在CdSe量子点表面配体交换的热力学意义：配体-配体相互作用的重要性

    摘要： 配体交换是调控量子点（QDs）性能及实现广泛应用功能化的关键步骤。先前研究将配体分为X型、L型和Z型，并据此对配体交换过程进行分类。大量工作已探究配体交换对量子点光学性质的影响，但迄今其热力学意义尚未明晰，同类型配体产生差异效应的机制仍不明确。为解决这些问题，本研究采用1H核磁共振（1H NMR）、荧光光谱、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术，考察了油酸包覆CdSe量子点与不同碳链长度烷基胺（正丁胺C4Am、正辛胺C8Am、正十二胺C12Am）的配体交换反应。1H NMR研究表明：L型配体（烷基胺）促进Z型配体（油酸镉）从CdSe量子点表面解吸的平衡常数（Keq）顺序为C4Am > C8Am > C12Am，这可能归因于短碳链配体的空间位阻较小。此外通过荧光滴定法从配体吸附角度（继油酸镉解吸后）研究了不同温度下的配体交换，测得结合常数量级为103 M?1?；谌攘ρ咏墙⒌?#34;两步配体交换（TSLE）"模型描述了配体解吸-吸附过程：碳链增长不仅带来增强的空间位阻，还产生更强的范德华相互作用，呈现双刃剑效应。C8Am配体交换表现出最负的ΔH和ΔS值——因其与邻近配体的范德华作用强于C4Am但弱于C12Am，而空间位阻介于两者之间。这揭示了除纳米晶-配体相互作用主导地位外，配体间相互作用的重要性（此前研究较少关注）。紫外-可见吸收光谱和荧光寿命研究表明：三种烷基胺的配体交换均对CdSe量子点光学性质产生不同程度影响。粉末X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）结果显示该过程基本未改变量子点的晶体结构和核尺寸。本研究提出了合理的配体交换机制，阐明了热力学意义，并为适配配体选择提供了科学指导。

    关键词： 量子点、配体交换、热力学、硒化镉、烷基胺

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 三维Yb光纤Nd:YAG激光加工结构骨的基础研究

    摘要： 本研究通过实验与计算相结合的方法，旨在理解三维激光骨加工中激光-骨相互作用的基本机制。研究采用多道次激光加工技术实现骨组织三维加工，并基于有限元多物理场计算模型建立对激光加工腔体尺寸的控制方法。实验使用连续波Yb光纤Nd:YAG激光器（波长1064 nm），通过调节激光功率（400-700 W）与加工速度（50-250 mm/s）产生5.31-25.46 J/mm2的激光能量密度。在多道次加工中发现，当填充间距为0.2 mm时可实现较高加工速率（16.49±0.2至45.26±0.66 mm3/s）且加工边缘线性偏差较?。╠=9 μm）?；诩扑隳Ｐ停ü治霾煌す獠问录す庥牍亲橹嗷プ饔玫娜攘ρв攵ρЧ?，阐明了加工效率优化与加工腔体物理特性的调控规律。

    关键词： 骨骼、动力学、镱光纤钕钇铝石榴石激光器、激光加工、计算模型、三维、热力学

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 单色激光照射下天然色素掺杂乙醇的热力学研究

    摘要： 一束激光加热乙醇与花青素的混合物，产生了往复机械般的效应。该现象基于朗道和栗弗席兹提出的稳定态、亚稳态及非稳态理论进行分析。研究首先尝试采用范德瓦尔斯状态方程，但因系统状态通常远离临界态而未获理想结果；随后基于乙醇在常温和临界温度下的热力学特性，提出改进方案——使范德瓦尔斯系数随温度线性变化。由此建立的理论能通过热力学循环解释激光吸收的不连续现象，并阐明其频率与激光焦点位置的关联。实验装置的微调或可实现亚稳态热力学性质的测量。

    关键词： 乙醇、范德华方程、激光辐照、热力学、天然色素

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 高效超快吸附亚甲基蓝的K2Ti8O17纳米线可控制备

    摘要： 高效吸附剂需具备高吸附速率与优异吸附能力以清除废水中的有机亚甲基蓝(MB)。我们采用一步水热法制备了沿[010]晶向生长的K2Ti8O17纳米线。所得产物直径数十纳米、长度数十微米，表面光滑且呈扭曲线状形貌。在平衡pH=7条件下，K2Ti8O17纳米线对MB的吸附容量高达~208.8 mg·g?1。该吸附剂仅需约21分钟即可实现97%的MB去除率，创下近期无机吸附剂处理MB的最短吸附时间纪录。吸附过程符合准二级动力学模型(k2=0.2)和Langmuir等温模型。FTIR分析表明吸附作用源于MB与K2Ti8O17间的氢键及静电引力。这种超快去除能力归因于纳米线较大的(020)晶面间距及锯齿状表面结构，提供了丰富活性吸附位点。热力学参数显示该吸附过程具有自发性、放热性和可行性。此外，K2Ti8O17纳米线对六价铬离子也具有高吸附能力，并能光催化去除NO。本研究凸显了K2Ti8O17纳米线作为低成本高效材料，在大规?？焖偎换形饺コ谢廴疚锏闹卮蠹壑怠?

    关键词： 水热合成、隧道层状结构、吸附能力、K2Ti8O17纳米线、热力学、动力学、等温线

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • CsPbX?（X = Cl, Br, I）光伏材料的形成热力学、稳定性及分解路径

    摘要： 采用溶液量热法测定了298 K下CsPbX3（X=Cl, Br, I）钙钛矿由卤化物和单质形成的标准生成焓。分析了CsPbX3卤化物的本征与非本征稳定性，并与CH3NH3PbX3进行了对比。研究发现CsPbX3与CH3NH3PbX3稳定性的主要差异源于铯离子与甲铵离子化学性质的差别——实际上，CsPbX3由二元组分卤化物形成的生成焓?fH○hal仅略负于CH3NH3PbX3。较小的?fH○hal值表明熵变对CsPbX3和CH3NH3PbX3生成吉布斯自由能的贡献显著，这对理解这些化合物及其类似物的本征稳定性至关重要。就非本征稳定性而言，气态O2、H2O和CO2的存在对碘化物CsPbI3的稳定性起决定性作用，该物质在298 K下存在多个放热分解反应；而氯化物CsPbCl3和溴化物CsPbBr3对这些化学试剂的敏感性则低得多。但液态水会降解所有CsPbX3卤化物。

    关键词： 等离子体学、稳定性、分解途径、混合材料、热力学、磁性、光伏材料、CsPbX3、光学

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 热力学能否指导我们制造更好的太阳能电池？

    摘要： 热力学为研究辐射及其向有用功的转化提供了有力工具。本文从所谓的肖克利悖论出发，探讨了光伏转换中基本损耗的热力学观点，以及热力学如何介入半导体中的载流子输运和p-n结处的热交换过程。针对光子流，基于细致平衡和互易性的考量，全面阐述了非辐射复合条件下太阳能电池产生的电压机制。我们将运用这些工具，探讨近期讨论的若干议题，包括基于热电效应的光子循环与热载流子转换。

    关键词： 热力学、热电学、太阳能、光伏电池

    更新于2025-09-12 10:27:22