PDF《材料科技简报》

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2016 年? 第5期?总第

7 期? ?

1 材料科技简报

2016 年第

5 期电子版 材料科技简报编辑部

2016 年11 月?材料热点关注 ? 量子点太阳能电池效率及稳定性的新突破 ? 一维材料组成、结构和尺寸的精确调控 ? 无需外界刺激能够自愈合的薄膜材料 ? 导电 MOF 材料构建高性能超级电容器 ? 材料发展前沿 ? 电极材料用于太阳能分解水研究最近动态 ? 多功能 3D 打印 ? ESI 动态与追踪 ? 学院科技动态 ? 近期学术及交流活动 本期目录 ? 简报?

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2 ? 材料热点关注 ?量子点太阳能电池效率及稳定性的新突破 量子点太阳能电池是一种廉价、高效且可溶液法制备的第三代太阳能电池.

由于 量子点自身的多激子效应,量子点太阳能电池的理论光电转化效率可高达 66%以上. 目前,通过异质结构以及电池结构设计,量子点表面钝化等过程,以PbS(Se)为代 表的量子点太阳能电池效率已经超过 9%.然而,量子点太阳能电池在光稳定性方面仍 然面临很大的挑战.量子点的表面特性是影响其能级、载流子传输能力以及稳定性的最 主要因素.因此,改善量子点表面特性是提升量子点太阳能电池性能及稳定性的关键. 在量子点制备过程中,油酸类表面活性剂通常被用作量子点的表面钝化剂和稳定 剂.然而,油酸类稳定剂由于具有较长的支链,不利于量子点间的载流子迁移.一些新 的量子点配体,如短链双配体分子和基于卤化物的原子配体被开发出来,以提升量子点 薄膜载流子迁移能力和降低表面缺陷态. 西班牙巴塞罗那科学与技术研究所的 Yiming Cao 和GerasimosKonstantatos 等人报 道了一种效率高达 9.6%的高效且光稳定的 PbS 量子点太阳能电池.他们发现表面钝化 和羟基配体的抑制对于电池效率和稳定性都起到决定性作用.通过对这两者的优化,他 们制备的电池在连续 1000h 的光照下,依然可以保持初始效率的 80%以上.该工作发表 在Nature Energy 上(DOI: 10.1038/NENERGY.2016.35) ,有力地推动了量子点太阳能电 池的发展. 量子点与配体的配位结构、量子点太阳能电池组成及结构示意图、量子点太阳能电池光伏性能曲线 (顾修全、宋健供稿) 正文 ? 简报?

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3 ?一维材料组成、结构和尺寸的精确调控 一维纳米材料(纳米棒、纳米管、纳米线等)由于其形貌和尺寸上的特殊性而被 广泛用于光学、电学、磁学、催化和储能材料上,并且这些性质与纳米晶体材料本身的 尺寸、形貌具有密切联系.实现对不同种类的一维纳米材料的可控合成可以进一步探索 纳米尺度和形貌对于纳米晶体材料性能的依赖关系. 目前对于一维材料的合成方法主要 包括模板辅助法、气相沉积法以及胶体化学法等.在这些方法中,合成步骤通常较为繁 琐、条件也较为苛刻(需要多步骤化学反应以及纯化过程) ,因而一般很难推广.例如 多孔氧化铝模板具有线性孔道可以填充可溶的前驱体, 通过线性孔道的限制引导材料的 一维生长,但最终是需要进一步移除这些附加的模板矩阵材料,才能得到我们所需要的 纳米棒状纳米材料. 最近,来自美国佐治亚理工学院的林志群教授研究团队报道了一种能精确控制所 合成出的纳米材料的直径、组份、形貌以及结构的合成方法,通过对纤维素表面羟基基 团的酰化修饰,接入了含 Br 的基团,并通过原子转移自由基聚合(ATRP)的方法连入 不同功能的聚合物链段,制备得到了 瓶刷 状嵌段共聚物(BBCPs) ,并以此作为生 长一维纳米材料的微反应器, 通过含有不同基团的链段与一维材料前体的相互作用来控 制材料结构,实现了对一维材料组成、结构和尺寸的精确调控.这一工作发表在 Science,2016,353, 1268-1272, DOI: 10.1126/science.aad8279)上. 一维纳米反应器合成策略 (何业增、鞠治成供稿) ? 简报?