- 陈东辉;许世晨;谢剑;桃李;张军;
TiO_2一维纳米阵列具有直接的电子传输通道,在钙钛矿太阳能电池的电子传导方面具有明显优势。采用SnCl_4溶液水浴在水热制备的TiO_2纳米阵列表面引入SnO_2纳米晶粒,详细研究不同浓度SnCl_4处理对TiO_2纳米阵列微结构和钙钛矿太阳能电池光电性能的影响。研究发现,TiO_2纳米阵列表面引入SnO_2纳米晶粒,不仅获得了TiO_2具有的高电子传导,而且SnO_2颗粒的引入增强了钙钛矿中光生电子向电子传导层的注入;同时SnO_2纳米晶颗粒的引入有助于填补纳米阵列支架中的缝隙,抑制器件中的载流子复合。TiO_2纳米阵列经0.02 mol/L SnCl_4溶液处理,基于SnO_2纳米晶粒修饰的TiO_2纳米阵列组装钙钛矿太阳能电池获得了最佳的光电性能,其光电转换效率达到17.13%。
2020年07期 v.39;No.341 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1948K] [下载次数：111 ] |[网刊下载次数：25 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：151 ] - 刘悦;陈瑞雪;邹全兵;万丽;王世敏;
钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已由3.8%迅速攀升到25.02%。然而,铅基钙钛矿的毒性和不稳定性严重限制了其商业化应用。在空气中稳定且低毒性的铋基钙钛矿材料((CH_3NH_3)_3Bi_2I_9,MBI)吸引了研究者们的广泛关注。MBI以六边形晶体无序地堆积形成铋基钙钛矿薄膜,这种无序的堆积导致MBI薄膜致密性低,且存在大量针孔缺陷,严重影响了基于MBI薄膜的太阳能电池的整体性能。本文研究了聚乙二醇(PEG)掺杂到MBI前驱体溶液中对MBI薄膜微观形貌的影响,并系统地研究了聚乙二醇的掺杂浓度对基于MBI薄膜的太阳能电池的光电性能的影响。结果表明,当PEG的浓度为30 mg/mL时,成功地制得了均匀致密的MBI薄膜,基于该薄膜的电池器件的最佳光电转换效率为0.14%。
2020年07期 v.39;No.341 7-11+18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1459K] [下载次数：173 ] |[网刊下载次数：68 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：112 ] - 张立来;苏杭;钦敬;李国龙;
掺杂改性对钙钛矿晶体结构演化以及薄膜的光吸收性能有很大影响,并直接决定了钙钛矿太阳能电池的性能。采用一步溶液法制备了钙钛矿太阳能电池器件,分别研究了阳离子掺杂对钙钛矿晶体结构、晶体缺陷与器件光电性能的影响。研究表明,甲脒基(FA)及Cs离子掺杂改善了钙钛矿的成膜性以及薄膜的表面形貌。同时,阳离子掺杂有效降低了钙钛矿晶体的缺陷密度,这源于FA及Cs离子的取代掺杂有效促进了钙钛矿相的形成,避免了二次相的产生,并因此改善了钙钛矿薄膜表面形貌。器件的光电转化效率由10.29%提升至12.49%。
2020年07期 v.39;No.341 12-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1899K] [下载次数：206 ] |[网刊下载次数：31 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：402 ] - 赵琦;沈晓明;符跃春;何欢;
光子增强热电子发射(PETE)全固态太阳能电池是PETE研究的一个重要方向。本文选择P型重掺杂的窄带隙In_xGa_(1-x)N材料作为吸收层,N型掺杂的宽带隙的In_xGa_(1-x)N材料作为势垒层组成全固态太阳能电池,运用AMPS-1D软件研究In组分和势垒层掺杂浓度对InGaN全固态太阳能电池性能的影响,结果得到了InGaN重掺杂浓度的临界值为3.94×10~(19)/cm~3,发现全固态太阳能电池的光电转换效率会随着势垒层In组分的变化而变化,并由此得出最优的组合为:吸收层In组分为0.75,势垒层In组分为0.58,光电转换效率为31.333%。进一步研究该组合发现光电转换效率会随着势垒层掺杂浓度的升高而降低,最优的势垒层掺杂浓度不易超过2×10~(19)/cm~3,调节势垒层In组分可以起到调节势垒高度的作用,本文的结果将为InGaN全固态太阳能电池的制备提供理论支持。
2020年07期 v.39;No.341 19-27+34页 [查看摘要][在线阅读][下载 3321K] [下载次数：128 ] |[网刊下载次数：30 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：109 ] - 宋世湃;彭翔;彭晓丽;张晓琨;向勇;
以二水氟化铜(CuF_2·2H_2O)为靶材,采用磁控溅射薄膜沉积工艺,制备了具有高循环稳定性的氟氧化铜薄膜。研究了工作气压对薄膜形貌、厚度及成分的影响。X射线光电子能谱和循环伏安分析结果表明薄膜内部存在Cu—O键和Cu—F键,以及单质铜。0.55 Pa制备的氟氧化铜薄膜主要成分为2.4Cu-1.25CuO-0.5CuF_2,50周循环可逆充放电比容量约为340 mAh/g。结果表明,磁控溅射方式能有效降低OH~-的比例,实现氟氧化物电极的制备,提高了转化反应电极材料在高比能锂电池中的应用潜力。
2020年07期 v.39;No.341 28-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 2631K] [下载次数：120 ] |[网刊下载次数：46 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：81 ] - 张青;赵强;何泓材;
Bi_4Ti_3O_(12)材料因其出色的化学稳定性和优异的综合性能受到研究者们的广泛关注,在铁电、压电、光电、光催化等众多领域具有应用潜力。本文采用溶胶凝胶法制备了不同La元素掺杂量的Bi_4Ti_3O_(12)薄膜,研究其光电性能。发现La掺杂后的Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的光电响应特性得到明显提升,Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜具有最强的光电响应,光电流密度约为0.72μA/cm~2。在此基础上,通过对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜施加偏压,实现了对其光电响应的调控,并结合能带理论和肖特基效应对这种现象进行了理论解释。这些结果展现了La元素掺杂的Bi_4Ti_3O_(12)薄膜具有良好的光电响应性能,有望在光电检测和光驱动器件领域取得广泛应用。
2020年07期 v.39;No.341 35-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1967K] [下载次数：321 ] |[网刊下载次数：31 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：96 ] - 刘晓玉;李娇娇;王飞;汪燕鸣;
以可溶性淀粉和氧化石墨烯为复合碳源,采用球磨混料和固相反应法制备锂离子电池Li_3V_2(PO_4)_3/C/rGO复合正极材料。研究碳源对材料形貌、颗粒尺寸和电化学性能的影响。结果表明,在淀粉和氧化石墨烯复合碳源的协同作用下可获得分散性良好的亚微米尺度团聚体颗粒,其电化学性能显著优于单一淀粉或氧化石墨烯为碳源制备的材料。Li_3V_2(PO_4)_3/C/rGO在10C高倍率下的放电比容量达到124 mAh/g,在1C倍率下循环300次的容量保持率达到95%,优异的倍率性能和循环稳定性使其有望应用于动力锂离子电池正极材料。
2020年07期 v.39;No.341 41-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 2637K] [下载次数：192 ] |[网刊下载次数：19 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：95 ] - 朱焱麟;彭晓丽;张晓琨;向勇;夏元华;
通过一步水热合成法制备了具有钙钛矿结构的锂镧钛氧(Li_(0.33)La_(0.56)TiO_3,LLTO)粉体材料。研究了溶剂环境和反应温度对产物物相与晶粒粒径的调控机制。结果表明,以4 mol/L氢氧化钾(KOH)水溶液作为溶剂,以260℃作为反应温度,得到的最终产物为理想钙钛矿结构,晶粒平均尺寸为568 nm且分布较为均匀。利用粉末中子衍射的方法研究了上述产物在高温下的物相稳定性。结果表明,LLTO粉体材料在室温至600℃温度范围内,保持钙钛矿结构不变,晶胞参数增大,样品压片后锂离子电导率为3.1×10~(-5) S/cm。实验结果表明,一步水热合成方法可以有效合成具有钙钛矿结构的LLTO粉体材料,在高温全固态锂电池领域具备较高的应用潜力。
2020年07期 v.39;No.341 47-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1831K] [下载次数：769 ] |[网刊下载次数：49 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：167 ] - 何伟;王金淑;
相较于石墨类负极材料,金属锂的理论比容量为3860 mAh/g,拥有更具前景的开发空间,因此受到广泛关注。然而,由于在实际应用中,产生枝晶锂与死锂的问题明显,在损耗可逆容量的同时还会造成安全隐患,故而严重制约了其进一步发展。本文采用工艺简单的电镀法制备了一种三维多孔材料。研究发现,将该材料作为负极集流体可获得超过90%的库伦效率,明显高于二维铜箔;在对称电池测试中,循环寿命可达1000 h;应用于全电池时,350圈循环后依然能发挥102 mAh/g的比容量,保持率达到67%。这说明该三维集流体材料被应用于电池中时具有良好的电化学稳定性、循环性能和倍率性能。
2020年07期 v.39;No.341 53-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 4584K] [下载次数：277 ] |[网刊下载次数：25 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：276 ] - 郑阳;李强;孙红;
随着消费者对电动汽车长续航里程的追求,锂空气电池因其超高的理论能量密度,在电动汽车等领域具有广阔的应用前景。通过Hummers法自制还原氧化石墨烯(rGO),将其与碳纳米管(CNTs)按照不同质量比复合,制备rGO/CNTs复合材料作为锂空气电池正极,考察了rGO/CNTs复合材料及其结构对锂空气电池电化学性能和放电容量的影响。结果表明,当rGO与CNTs复合质量比为3∶1时,rGO/CNTs复合材料的介孔数量和平均孔径明显增加。同时,rGO/CNTs复合正极表现出良好的氧化还原性能和较低的电荷传输阻抗,锂空气电池展现出优异的电化学性能,其放电比容量得到显著提升,达到13677 mAh/g。
2020年07期 v.39;No.341 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1361K] [下载次数：144 ] |[网刊下载次数：42 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：78 ] - 杨文耀;黄昊;朱欣月;李杰;向静;
超级电容器具有能量密度高、功率密度大、寿命长、成本低且对环境无污染等优点,被人们逐渐运用到了各个领域。生物质活性碳前驱体来源于农林废弃物或者工业废弃物,具有原料来源广、价格低廉、可再生性强等优点,可以为超级电容器领域提供价格低廉的优质活性碳。本文选用毛竹笋壳作为前驱体,通过预处理、高温碳化、活化等一系列处理,制备了生物质活性碳;并探究了不同碳化温度、活化剂比例等工艺参数对活性碳微观结构及电化学性能的影响。结果表明,当碳化温度为900℃,碳材料与活化剂质量比为1∶2时,生物质活性碳的比表面积为1129.4 m~2/g;当电流密度为0.1 A/g时,其比电容为173.2 F/g;当电流密度为1 A/g时其比电容为128.2 F/g。因此,该材料具有较高的比电容及较好的倍率特性,在超级电容器上具有良好的应用前景。
2020年07期 v.39;No.341 66-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 2518K] [下载次数：696 ] |[网刊下载次数：62 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：98 ] - 邱凡;王占勇;刘敏;丁松;
为了进一步提高Ti_3C_2纳米片的层间距,分别采用HF直接刻蚀法和原位HF刻蚀法,研究了刻蚀方法对MXene(Ti_3C_2)层状结构的影响。结果表明,采用HF直接刻蚀法时,获得样品的形貌为风琴状多层堆叠的纳米片,当加入20 mL质量分数为30%的HF溶液,于35℃刻蚀24 h,得到层间距达1.046 nm且层状结构完整的多层Ti_3C_2纳米片。采用更温和的原位HF刻蚀法时,制备出更少片层的Ti_3C_2纳米片,层间距达到1.54 nm,层间距的增加有利于提高Ti_3C_2的比表面积利用率,使其在吸波材料、柔性电子元器件和传感器等领域具有潜在的应用前景。
2020年07期 v.39;No.341 72-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2669K] [下载次数：394 ] |[网刊下载次数：69 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：93 ] - 黄明峰;姚英邦;陶涛;梁波;鲁圣国;
采用两步法制备了铌镁酸铅-钛酸铅((1-x)Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-xPbTiO_3(简称PMN-PT))(x=0.05,0.06,0.07)粉体,再采用流延法及一系列烧结工艺制备出厚度约为40μm的厚膜陶瓷。采用XRD和SEM对厚膜陶瓷样品的微观结构进行了表征,并分别采用阻抗分析仪和铁电综合测试仪得到了厚膜陶瓷的介电性能和电滞回线,再通过对电滞回线进行积分可得样品的储能密度和储能效率。结果表明:实验得到的PMN-PT厚膜陶瓷具有典型的弛豫型铁电体的特征;在室温附近获得相对介电常数大于20000的厚膜陶瓷;在30℃,测试频率为10 Hz,外加电场强度为15 MV/m时,x=0.05,0.06和0.07时的厚膜陶瓷储能密度分别达到0.87,0.94和0.88 J/cm~3,对应储能效率分别为72.28%,81.44%和81.54%。
2020年07期 v.39;No.341 78-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 2734K] [下载次数：175 ] |[网刊下载次数：50 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：91 ] - 艾梦婷;蒋洪川;孙宁恺;王亮;张万里;
针对中子发生器用氚靶存在的储氢量小、易粉化、工作温度低等问题,采用磁控溅射法制备TiMo合金薄膜氚靶。氚靶是由■15 mm×2 mm的Cu基底,厚度为200 nm的Au阻挡层,厚度为2μm的TiMo合金薄膜储氢层以及厚度为20 nm的Ta保护层组成。其中,采用镶嵌靶调节TiMo合金薄膜中Mo的含量,采用容量法对氚靶样品的储氢含量进行测试,重点研究了Mo含量、基底温度和测试温度对TiMo合金薄膜氚靶储氢量的影响。结果表明,随着Mo含量的提高,氚靶样品的抗粉化性能和薄膜附着力逐渐提高。随着基底温度的升高,样品的储氢能力逐渐提高。TiMo合金薄膜氚靶样品的优化制备工艺参数为:基底温度300℃,Mo含量为40%(质量分数)。优化工艺制备的样品具有优异的高温储氢性能。在200～280℃的测试温度范围内,随着测试温度的升高,氚靶的储氢量逐渐提高,最大储氢量达到12.95%(质量分数)。经过5次吸放氢试验后,氚靶表面未出现粉化脱落的现象。
2020年07期 v.39;No.341 85-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1050K] [下载次数：156 ] |[网刊下载次数：32 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：87 ] - 林金堂;王嘉鑫;丘志榕;李典伦;
提出应用于高输出摩擦纳米发电机的多孔聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜快速制备技术。将去离子水均匀分散在PDMS预聚体中形成乳状液体,采用旋涂和快速热固化获得多孔PDMS薄膜,以其作为负摩擦层制备垂直接触-分离模式摩擦纳米发电机,研究去离子水混合比例对多孔PDMS薄膜形貌和摩擦纳米发电机输出性能的影响。实验表明,PDMS∶去离子水乳状液中去离子水的比例会显著影响薄膜形貌和摩擦纳米发电机电能输出。当水的质量分数从0增加到8%时,摩擦纳米发电机输出开路电压随去离子水比例的增大而提高。去离子水的质量分数为8%时,输出开路电压达到最大值110 V;当去离子水的质量分数大于10%时,摩擦纳米发电机输出开路电压随去离子水比例的增加而呈现下降趋势。
2020年07期 v.39;No.341 90-94+101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1989K] [下载次数：748 ] |[网刊下载次数：34 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：83 ] - 赵静;欧阳艳;
电解水过程中的阳极半反应-氧析出反应(OER)是四电子转移的动力学缓慢过程,且需较高的过电位来驱动该反应,故较高的OER过电位限制了电解水的效率,成为电解水技术发展的瓶颈。因此开发性能优异的OER催化剂,降低该反应的过电位是电解水技术发展的关键。本文通过水热法成功制备出富含缺陷的(Ni-Co)O_x/NiCo_2S_4三维异质纳米片,并测试其对OER的催化活性。(Ni-Co)O_x/NiCo_2S_4在碱性介质(1 mol/L KOH)中显示出优异的OER催化活性,在10 mA·cm~(-2)电流密度下的过电位为370 mV,在1.60 V vs. RHE恒压连续测试20 h,电流密度并未出现明显的变化,具有较好的电催化稳定性。
2020年07期 v.39;No.341 95-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 3049K] [下载次数：120 ] |[网刊下载次数：41 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：78 ] 下载本期数据