近日，天津大学赵广久教授团队在钙钛矿材料的激发态化学机制研究方面取得突破性进展。相关研究成果发表在《Chemical Engineering Journal》（IF: 10.65）上。该团队首次合成了一种新型非铅双钙钛矿材料，并调控晶格畸变，调控了激发态载流子动力学，从而显著促进了光致发光量子产率的提升，对进一步的材料开发和应用有很强的指导意义。 研究背景 在过去的十年中，关于钙钛矿材料的开发和应用一直在光伏电池和发光领域得到了极大的发展。钙钛矿纳米晶体的与其块状材料相比，具有许多优势，例如钙钛矿纳米晶具有高的光致发光量子产率，颜色可调，同时易于大规模制备柔性器件。因此，卤化钙钛矿纳米晶体已成为研究人员的重要研究对象。 不幸的是，铅的毒性限制了卤化铅的进一步应用钙钛矿纳米晶体。最近报道了一些无铅钙钛矿纳米晶体的合成，但是其很难构造3D的钙钛矿结构，导致性能不佳。铅基钙钛矿的出色光学性能NC由独特的3D钙钛矿结构和ns2电子轨道，使其具有优异的电荷载流子行为。同时，几种双钙钛矿纳米晶体 3D结构取得了一些进展。但是有两个问题仍然存在。一种是开发更新颖的双纳米晶体来配合设备的应用；另一种是使用高精度光谱探索更深层次的激发态动力学。因此，更有效的合成技术改造和更深刻的载流子动力学研究是目前最有效的方法，这可提高无铅钙钛矿纳米晶体的应用前景。 研究基础 在前期的研究中，团队在钙钛矿光电材料设计与机理研究方面取得了一系列的原创性成果。前期我们团队通过离子掺杂诱导相转变，从非活性相转变为活性相，使得发光效率得到大幅度提高 (Angew. Chemie. Int. Ed. 2019, 58, 11642.) ; 在认识到晶型对发光调控的重要影响后，我们进一步地通过离子掺杂控制晶格变形程度进而调控发光峰的宽度，可以在实现高发光效率的同时随意控制发光峰宽度的窄化和拓宽(Chem. Eng. J. 2020, 125367; J. Lumin. 2020, 117045; 2D Mater. 2020, 7, 031008.)；最后我们为了开发多手段实现构象调控，我们通过引入不同的左右旋手性基团，从而实现手性的传递和放大(J. Mater. Chem. C. 2020, 8, 5673. Phys. Chem. Chem. Phys. 2020, 22, 17299.)。 研究进展 在这项工作中，赵广久团队创新地开发了高效光致发光钠铋双钙钛矿Cs2NaBiX6（X = Cl，Br）纳米晶体。该团队通过离子掺杂控制晶格畸变，促进自陷态激子的捕获，实现了超快的热载流子弛豫；同时，DFT理论计算分析表明离子掺杂后的晶体的能带结构从间接带隙转变为直接带隙，促进了电子空穴的辐射复合；此外离子掺杂也降低了晶体的体相缺陷，减少了缺陷产生的非辐射复合。以上三者的贡献综合作用从而大幅度促进了光致发光产率的提升，结果离子掺杂后的双钙钛矿Cs2NaBiCl6 NCs可显示约16％的明亮宽带光致发光PLQY，高于迄今为止报告的单组分钙钛矿发光材料（2-10％）。我们的研究为未来的新材料的开发和应用提供了指导。

项目成果/简介:近日，天津大学赵广久教授团队在钙钛矿材料的激发态化学机制研究方面取得突破性进展。相关研究成果发表在《Chemical Engineering Journal》（IF: 10.65）上。该团队首次合成了一种新型非铅双钙钛矿材料，并调控晶格畸变，调控了激发态载流子动力学，从而显著促进了光致发光量子产率的提升，对进一步的材料开发和应用有很强的指导意义。 研究背景 在过去的十年中，关于钙钛矿材料的开发和应用一直在光伏电池和发光领域得到了极大的发展。钙钛矿纳米晶体的与其块状材料相比，具有许多优势，例如钙钛矿纳米晶具有高的光致发光量子产率，颜色可调，同时易于大规模制备柔性器件。因此，卤化钙钛矿纳米晶体已成为研究人员的重要研究对象。 不幸的是，铅的毒性限制了卤化铅的进一步应用钙钛矿纳米晶体。最近报道了一些无铅钙钛矿纳米晶体的合成，但是其很难构造3D的钙钛矿结构，导致性能不佳。铅基钙钛矿的出色光学性能NC由独特的3D钙钛矿结构和ns2电子轨道，使其具有优异的电荷载流子行为。同时，几种双钙钛矿纳米晶体 3D结构取得了一些进展。但是有两个问题仍然存在。一种是开发更新颖的双纳米晶体来配合设备的应用；另一种是使用高精度光谱探索更深层次的激发态动力学。因此，更有效的合成技术改造和更深刻的载流子动力学研究是目前最有效的方法，这可提高无铅钙钛矿纳米晶体的应用前景。 研究基础 在前期的研究中，团队在钙钛矿光电材料设计与机理研究方面取得了一系列的原创性成果。前期我们团队通过离子掺杂诱导相转变，从非活性相转变为活性相，使得发光效率得到大幅度提高 (Angew. Chemie. Int. Ed. 2019, 58, 11642.) ; 在认识到晶型对发光调控的重要影响后，我们进一步地通过离子掺杂控制晶格变形程度进而调控发光峰的宽度，可以在实现高发光效率的同时随意控制发光峰宽度的窄化和拓宽(Chem. Eng. J. 2020, 125367; J. Lumin. 2020, 117045; 2D Mater. 2020, 7, 031008.)；最后我们为了开发多手段实现构象调控，我们通过引入不同的左右旋手性基团，从而实现手性的传递和放大(J. Mater. Chem. C. 2020, 8, 5673. Phys. Chem. Chem. Phys. 2020, 22, 17299.)。 研究进展 在这项工作中，赵广久团队创新地开发了高效光致发光钠铋双钙钛矿Cs2NaBiX6（X = Cl，Br）纳米晶体。该团队通过离子掺杂控制晶格畸变，促进自陷态激子的捕获，实现了超快的热载流子弛豫；同时，DFT理论计算分析表明离子掺杂后的晶体的能带结构从间接带隙转变为直接带隙，促进了电子空穴的辐射复合；此外离子掺杂也降低了晶体的体相缺陷，减少了缺陷产生的非辐射复合。以上三者的贡献综合作用从而大幅度促进了光致发光产率的提升，结果离子掺杂后的双钙钛矿Cs2NaBiCl6 NCs可显示约16％的明亮宽带光致发光PLQY，高于迄今为止报告的单组分钙钛矿发光材料（2-10％）。我们的研究为未来的新材料的开发和应用提供了指导。

姚宏斌课题组充分利用氯基金属卤化物钙钛矿宽带隙、成膜性好、制备简单等优势，开发出基于金属卤化物钙钛矿的梯度导锂层，实现了金属锂负极与电解液的隔离，大幅度提升了锂金属电池的循环稳定性。作为一种新型可溶液加工的离子型半导体材料，金属卤化物钙钛矿成为近年来光电研究领域的热点材料。然而，金属卤化物钙钛矿材料框架内的锂离子传导特性以及相关应用却少有研究。研究人员发现，利用旋涂法制备的金属氯基钙钛矿具有容纳和传输锂离子的特性。研究人员发展了方便的固相转印方法，避免了锂枝晶生长和锂金属电极的粉化。测试表明，在金属卤化物钙钛矿导锂层的保护下，锂电池的稳定性显著提升。

一种锐钛矿 TiO2 纳米树状阵列的制备方法以及用锐钛矿 TiO2 纳米树状阵列为电极的纤维染料敏化太阳能电池的制备方法，包括： 打磨、清洗金属丝；在(NH4)2TiF6 和 H3BO3 的混合溶液中反应形成 TiO2 纳米颗粒种子层；制备二水合草酸氧化钛钾、二甘醇、水的反应 溶液，金属丝在反应溶液中反应生成锐钛矿 TiO2 纳米树状阵列；再进 行退火处理、敏化处理；将电极封闭在电解液内，加工得到纤维染料 敏化太阳能

传统的空穴传输材料——以Spiro-OMeTAD为代表的芳胺类化合物由于其结构多样性、易于调节的前线轨道能级、较好的成膜能力和高的热稳定性与形态稳定性，在多个技术领域也受到了极大的关注。 氮原子的易氧化和有效传输正电荷的能力，使芳胺基团成为强电子给体。然而，由于芳胺的非平面构象及核心氮与芳基之间的扭曲，芳胺化合物大部分是无定形的。这降低了芳胺化合物的电荷载流子迁移率，并导致芳胺化合物需

本项目自然温和的多功能生物试剂，是以生物试剂PEPK为基础形成的一系列新型聚合物产品。一些前期研究表明，该系列生物试剂可能作为齿科材料等生物医用材料使用，也可能作为阻燃剂等化学品使用。PEPK是一个在生化反应过程中被广泛使用的磷酸化试剂，价格昂贵，产品大都依赖进口。在原料PEPK的合成工艺上取得了技术突破，使得该产品的生产成本大幅度降低。并且，创新的开发了以PEPK为共聚单体的一系列新型聚合物产品（图?，生物试剂的样品）。本项目研究处于国际前沿水平。PEPK形成的系列聚合物生物试剂产品，由于含有强亲水性基团羧基和磷酸根基团，使得这些聚合物具有非常优良的水溶性，良好的表面吸附性，热稳定性以及生物可降解性等优点。实验表明，该系列生物试剂经水配制而成的溶液，非常自然温和，无色无味（图2，生物试剂的水溶液），不刺激肌肤和眼睛，具有超强的清洗和漂洗性能，可用于眼镜、液晶屏幕等表面的清洗，以及花卉苗木的培养基调整剂（图3，水培的花卉风信子，右侧为培养基中添加了生物试剂的花卉，开花期比左侧未添加的早）。虽然目前PEPK系列聚合物产品尚未产业化，但这一类生物相容性高的产品可能用作齿科、骨科材料等生物医用材料、表面活性剂以及土壤改良调整剂等许多领域。而且，该系列产品的性能符合国家低碳环保的高新技术项目开发趋势，预计该生物试剂将有非常光明的应用前景。已申请中国发明专利二项：（ 1） 一 种 自 然 温 和 型 的 表 面 活 性 剂 与 制 备 方 法 及 其 应 用 ， 专 利 申 请 号 ：201010202777.8。（2）一种有机多聚磷酸盐的制备方法，申请号：200910121213.X。

全波段显色生物检测仪结合了最新的成像技术、全波段超稳LED光源技术、大视场高分辨率成像技术、智能数据处理技术、云数据采集平台，可以对生物免疫酶联反应、蛋白质浓度、血糖含量以及pH值等以显色为最终现象的生物信息进行便携式的、高速的、大批量检测。通过超稳定的成像技术、图像处理技术和发光技术，使用一次成像的方式对大批量生物样本进行瞬时检测，提高对肝炎、流感、艾滋病等传染性疾病的检测效率和准确率。该项技术同时可应用于肉制品、乳制品的质量检测，提高对猪病疫情、乳制品菌种群落监控的时效性

生物柴油是用含油植物或动物油脂作为原料的可再生能源，是优质的石油柴油代用品，具有可再生、清洁和安全三大优势，目前世界许多国家正大力开发这种生物柴油技术并推进其产业化进程。我国“十五”计划发展纲要提出发展各种石油替代品，将发展生物液体燃料确定为国家发展方向。我国自“八五”就有科研单位开展了生物柴油技术的研究开发，目前只有海南正和生物能源公司实现了产业化，生产能力仅为2×104 吨/年，其工艺有以下缺点：生产规模小，生产成本高，产品分离困难，排放大量的废液造成环境污染。 本工艺路线的小试验研究结果为：(1)以废食用油为原料，生物柴油收率达到95％以上；(2)生物柴油质量达到美国生物柴油标准，性能与0 ＃柴油相近。副产物甘油纯度达到99.5%；(3)生产成本与石油柴油相当（或稍高）。

研发了几种高性能的提取及分离稀散金属铼的活性体系。以生物质废弃物废纤维素为原材料，胺基修饰制备得到了六种胺基化废纸吸附剂，对 Re(VII) 表现出较高的吸附性能。针对含铼料液中经常伴生钼的问题，研制了以稻壳、秸秆为原材料的吸附剂，经酯化后，得到了两种吸附材料 ORH 、 OCS ，以另一种天然生物质褐藻为原材料，经酯化后，得到了具有活性的交联吸附剂 CAS 。通过对实际料液分离铼的动态模拟实验，验证了这几类吸附剂的实际应用性，对 Re(VII) 的回收率可达 97% 以上，为工业应用奠定了基础。针对传统铼的液相分离体系，研制成功多种用于固相萃取的树脂微球，其分离过程可避免传统液液萃取体系易产生第三相，以及产生大量无机废弃物等弊端，实现了快速、绿色的分离效果。以工业液液分离反应器为蓝本，自行设计建制了一套恒温萃取装置，温度控制范围在 5 ℃ -80 ℃，控温精度可达± 0.05K 。在此装置上测定了 10 余套铼的液液分离过程中的热力学参数，以经典的统计力学结合溶液化学理论，计算得到了液液分离过程的热力学参数，进一步解释了萃取反应过程中的溶液化学理论，为反应器的工业化奠定了基础。

武汉生物工程学院是经教育部批准设立的普通本科高校，是湖北省第一所获得学士学位授予权、通过教育部本科教学工作合格评估的民办大学，2018年在湖北同类高校中率先接受了教育部本科教学工作审核评估，得到评估专家组的高度评价。学校位于武汉市现代港口工业新城阳逻经济开发区内，武汉地铁21号线(阳逻线)直达校门口，交通便利。校园终年鸟语花香，四季风景如画，是湖北省首批“生态园林式学校”，被网友誉为“中国最美丽的校园”之一。学校校园占地面积1700余亩，建筑总面积80余万平方米。全日制在校生两万余人。 学校的建设和发展得到了人民科学家钱学森的亲切关怀和指导。1994年春，钱学森院士先后两次亲笔致信学校创办者，热情称赞“学校为即将到来的第六次产业革命培养人才，真是件大好事”。自建校以来，学校始终坚持社会主义办学方向和公益性办学原则，牢记“严谨、自强、求是、创新”校训和“立校为公、办学为民、依法治校、回报社会”办学宗旨，大力弘扬延安精神和钱学森精神，不断改善办学条件，加强内涵建设，教育教学质量和办学水平显著提升，实现了全面、协调和可持续发展。 学校形成了以理工学科为主体，以生命科学为特色，涵盖理、工、农、文、管、教、艺等7大门类的学科专业体系。现有13个学院，设有41个本科专业和23个专科专业，联合培养专业硕士研究生已涉及工程、农业、兽医等三大专业学位类别。拥有省级重点学科、省属高校优势特色学科群、省级品牌专业各1个，“楚天学者”设岗学科5个，省级“专业综合改革试点”项目3项。 学校建设了一支由知名教授领衔、以博士为骨干、以中青年教师为主体的人才队伍。现有教师1100余人，其中教授、副教授近300人，博士、硕士学位教师占比约为81%，博士教师数量居湖北同类高校首位，全国同类高校前列;有“长江学者”、国家级教学名师各1人(双聘)，“楚天学者”4人，全国优秀教师2人，湖北省教学名师2人，湖北名师1人，湖北省优秀教师3人，省政府“楚天园丁奖”教师2人，武汉市优秀教师4人。近年来，教师承担国家自然科学基金项目21项，继续领跑全国同类院校;国家重点基础研究计划项目子课题1项、国际合作项目2项，面向区域产业发展及社会企业生产需求的教科研课题600余项，获得省、市级科技与教学成果奖30余项;近三年，申报及授权专利数居湖北民办高校首位。 学校创新了高素质应用型人才培养模式。学校全面深化创新创业教育改革，建成省级精品资源共享课、精品视频公开课、精品课程、精品在线开放课程12门，获批教育部产学合作协同育人项目13项，省级“战略性新兴(支柱)产业人才培养计划”5项，“荆楚卓越工程师协同育人计划”3项。先后与省内外200余家知名企业开展合作，开办了“钱学森实验班”“九州通班”等近20类特色教改实验班，形成了“全覆盖、全过程、全方位”的双创教育模式和以“自强自立、创新创业”为核心的双创文化品牌。学校毕业生就业率长期保持在95%以上，就业质量和就业满意度高。 学校建设了能满足大学生成长成才需要的培养条件。拥有现代化的教学楼、实验楼、科研楼20余栋，学生公寓40栋(含2人间公寓14栋)，并实现了空调全覆盖;有学生餐厅6座，室内外体育运动场馆面积10万余平方米，图书馆馆舍2万余平方米，图书文献资源总量233.41万册，无线WiFi覆盖校园，教学科研仪器设备总值近1.6亿元。建有国家级大学生校外实践教育基地1个，省级重点实验教学示范中心1个、工程技术研究中心1个、实习实训基地4个、大学生创新活动基地1个，大学生创新创业园区4万余平方米，为培养高素质应用型人才奠定了坚实基础。 学校形成了党建与大学生思想政治工作的特色品牌。学校坚持立德树人和“育人为本、科学发展、因材施教、乐教乐学、共同进步”的育人理念，培养的杨子威、许大卉、程菲、骆群曙、武春成、达瓦丁增等一批大学生先进典型，受到团中央、教育部及省教育厅、团省委等有关部门的表彰，相关工作经验在全国高校党建工作会议上作交流发言，产生了良好的社会反响和示范引领效应。