低维钙钛矿太阳能电池(Low-Dimensional Perovskite Solar Cells,LD PSCs)是一种稳定性好、疏水性强的新型钙钛矿光伏器件,在新能源领域受到了广泛的关注。本实验以领域内的前沿进展为出发点,提供丁胺(Butylammonium,BA)离子、半胱氨酸...低维钙钛矿太阳能电池(Low-Dimensional Perovskite Solar Cells,LD PSCs)是一种稳定性好、疏水性强的新型钙钛矿光伏器件,在新能源领域受到了广泛的关注。本实验以领域内的前沿进展为出发点,提供丁胺(Butylammonium,BA)离子、半胱氨酸(2-氨基-3-巯基丙酸,Cysteine,Cys)离子作为有机间隔阳离子,合成了低维钙钛矿晶体并制备出以(BA)2(MA)n-1PbnI3n+1或(Cys)2(MA)n-1PbnI3n+1为活性层的钙钛矿太阳能电池,并通过X射线衍射检测、紫外-可见吸收检测等手段对产品进行表征,之后测定了钙钛矿器件的能量转换效率。本实验难度适中,涉及光伏器件的制备与表征,旨在激励本科生对前沿光电研究产生兴趣、培养其科研能力。展开更多
基于半导体的光电化学(PEC)水分解技术,利用可再生能源制氢,能够实现氢能全产业链的绿色无碳化,是极具潜力的氢能发展路径之一。氧化钨(WO_(3))作为一种可见光响应的n型半导体,是PEC水分解制氢最有前途的材料之一。然而,可见光利用率低...基于半导体的光电化学(PEC)水分解技术,利用可再生能源制氢,能够实现氢能全产业链的绿色无碳化,是极具潜力的氢能发展路径之一。氧化钨(WO_(3))作为一种可见光响应的n型半导体,是PEC水分解制氢最有前途的材料之一。然而,可见光利用率低以及光生载流子复合率高等问题严重影响着WO_(3)光电极的实际应用。将有机半导体聚多巴胺(PDA)与无机半导体WO_(3)结合,成功构筑了WO_(3)/PDA复合电极,其光电流密度在1.23 V vs.RHE偏压下达到0.67 mA/cm^(2),是单一WO_(3)光电极(0.30 mA/cm^(2)1.23 V vs.RHE)的2.23倍。研究表明,在WO_(3)/PDA复合电极中,有机组分PDA展现出了优异的可见光吸收能力,无机组分WO_(3)提供了高载流子迁移率和快速的电荷传输通道,同时WO_(3)与PDA之间形成的异质结显著提高了载流子的分离效率,从而实现了载流子的有效分离与传输,因此光电催化性能得到了显著的提升。提出了一种通过构筑有机-无机复合结构来增强光电极光电性能的新策略。展开更多
寻找并开发经济可行、稳定可靠且高效的光电极材料是光电化学(PEC)水分解领域亟待解决的关键挑战。在众多候选材料中,氧化钨(WO_(3))凭借其独特的物理化学性质脱颖而出,成为备受青睐的优选材料之一。为了进一步优化氧化钨(WO_(3))光电...寻找并开发经济可行、稳定可靠且高效的光电极材料是光电化学(PEC)水分解领域亟待解决的关键挑战。在众多候选材料中,氧化钨(WO_(3))凭借其独特的物理化学性质脱颖而出,成为备受青睐的优选材料之一。为了进一步优化氧化钨(WO_(3))光电极的光电性能,本文选用了无毒、化学稳定性优异且资源丰富的α-Fe_(2)O_(3),通过简单的水热法将其与WO_(3)有效结合,成功构筑了全氧化物WO_(3)/α-Fe_(2)O_(3)复合电极,并对其组织结构、光学性能和光电化学性能进行了表征分析。实验结果表明,在1.23 V vs.RHE的偏压条件下,该复合电极的光电流密度达到了0.56 mA/cm^(2),是WO_(3)光电极的1.87倍。这可归因于多方面的协同效应:WO_(3)一维纳米棒结构为电子提供了高效的传输通道,确保了高导电性;α-Fe_(2)O_(3)的引入不仅提高了可见光利用效率,还与WO_(3)形成了异质结结构,有效抑制了电子-空穴对的复合,促进了载流子的高效分离与传输,从而实现了光电性能的提高。本文为构筑经济、稳定且高效的光电极材料提供了一些理论参考。展开更多
文摘低维钙钛矿太阳能电池(Low-Dimensional Perovskite Solar Cells,LD PSCs)是一种稳定性好、疏水性强的新型钙钛矿光伏器件,在新能源领域受到了广泛的关注。本实验以领域内的前沿进展为出发点,提供丁胺(Butylammonium,BA)离子、半胱氨酸(2-氨基-3-巯基丙酸,Cysteine,Cys)离子作为有机间隔阳离子,合成了低维钙钛矿晶体并制备出以(BA)2(MA)n-1PbnI3n+1或(Cys)2(MA)n-1PbnI3n+1为活性层的钙钛矿太阳能电池,并通过X射线衍射检测、紫外-可见吸收检测等手段对产品进行表征,之后测定了钙钛矿器件的能量转换效率。本实验难度适中,涉及光伏器件的制备与表征,旨在激励本科生对前沿光电研究产生兴趣、培养其科研能力。
文摘基于半导体的光电化学(PEC)水分解技术,利用可再生能源制氢,能够实现氢能全产业链的绿色无碳化,是极具潜力的氢能发展路径之一。氧化钨(WO_(3))作为一种可见光响应的n型半导体,是PEC水分解制氢最有前途的材料之一。然而,可见光利用率低以及光生载流子复合率高等问题严重影响着WO_(3)光电极的实际应用。将有机半导体聚多巴胺(PDA)与无机半导体WO_(3)结合,成功构筑了WO_(3)/PDA复合电极,其光电流密度在1.23 V vs.RHE偏压下达到0.67 mA/cm^(2),是单一WO_(3)光电极(0.30 mA/cm^(2)1.23 V vs.RHE)的2.23倍。研究表明,在WO_(3)/PDA复合电极中,有机组分PDA展现出了优异的可见光吸收能力,无机组分WO_(3)提供了高载流子迁移率和快速的电荷传输通道,同时WO_(3)与PDA之间形成的异质结显著提高了载流子的分离效率,从而实现了载流子的有效分离与传输,因此光电催化性能得到了显著的提升。提出了一种通过构筑有机-无机复合结构来增强光电极光电性能的新策略。
文摘寻找并开发经济可行、稳定可靠且高效的光电极材料是光电化学(PEC)水分解领域亟待解决的关键挑战。在众多候选材料中,氧化钨(WO_(3))凭借其独特的物理化学性质脱颖而出,成为备受青睐的优选材料之一。为了进一步优化氧化钨(WO_(3))光电极的光电性能,本文选用了无毒、化学稳定性优异且资源丰富的α-Fe_(2)O_(3),通过简单的水热法将其与WO_(3)有效结合,成功构筑了全氧化物WO_(3)/α-Fe_(2)O_(3)复合电极,并对其组织结构、光学性能和光电化学性能进行了表征分析。实验结果表明,在1.23 V vs.RHE的偏压条件下,该复合电极的光电流密度达到了0.56 mA/cm^(2),是WO_(3)光电极的1.87倍。这可归因于多方面的协同效应:WO_(3)一维纳米棒结构为电子提供了高效的传输通道,确保了高导电性;α-Fe_(2)O_(3)的引入不仅提高了可见光利用效率,还与WO_(3)形成了异质结结构,有效抑制了电子-空穴对的复合,促进了载流子的高效分离与传输,从而实现了光电性能的提高。本文为构筑经济、稳定且高效的光电极材料提供了一些理论参考。
