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。

探究源自生物矿物材料的结构设计原理无疑将为人工矿物基新材料的研发提供重要启发和依据，然而如何在人工材料中设计和制造这些复杂结构，一直是困扰科学界的难题。

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

本项目提出并突破了超净（低）排放用节能型水刺滤料产业化生产一系列 关键技术问题，建立了完整的产业化工艺技术，技术水平达国际先进。项目产 品与传统针刺滤料相比，由于可有效降低滤料的克重 18%左右，产品综合成本 与传统针刺滤料产品接近，但项目产品的整体性能却得到了大幅度提升，不仅 解决 PM2.5 微细粉尘的排放问题，而且属于节能型产品，具有显著的竞争优 势。300 2 关键技术 基于水刺开纤技术构建滤料表面超细纤维致密层； 高密度低损伤复合加固工艺技术； 滤料表面精细化工艺技术； 针孔自动封闭技术。 产品：节能型超净水刺滤料。 3 知识产权及项目获奖情况 授权发明专利 7 项、实用新型专利 1 项。获中国纺织联合会科技进步奖一 等奖 (2017)；获江苏省科学技术奖三等奖（2018）。 4 投资期望及应用情况 本项目自 2012 年开始研究，期间进行了中试和试生产，2014 年底开始全 面推广应用。2014 年-2016 年三年累计新增销售额 31198.24 万元、新增利润 3971.77 万元、新增税收 1789.66 万元。 本项目产品已在中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司、唐山三友化工股 份有限公司热电分公司、南京中联水泥有限公司、大连市热电集团东海热电厂 等一大批国内大型热电厂和水泥厂的推广应用，粉尘排放浓度一直保持在 10 mg/Nm3 以内，实现了超净（低）排放。

本发明公开了一种自动配料和混料的多喷头生物3D打印设备及控制方法，属于组织工程和生物3D打印领域。气压压料罐气压源和电磁换向阀进口连接，电磁换向阀出口与喷头连接，当气压源供压且电磁换向阀得电时，可将气压压料罐内的生物材料按比例压入到混料筒内，然后通过混料罐组件内的搅拌器将生物材料混合均匀。混料罐组件与气压源和电磁换向阀进口连接，电磁换向阀出口与喷头连接，当气压源供压且电磁换向阀得电时，可将混料筒内的生物材料从喷头中压出，喷头在移动顶梁和取料驱动臂配合运动下按照预定路径完成打印工作。其优点是：能快速完成自动配料和混料，多喷头可满足多种打印需求，更好地发挥打印性能，易于实现灵活控制，提高打印效率。

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池与超级电容器集成件及制 备方法，其包括超级电容器和两块钙钛矿太阳能电池组，超级电容器 包括表面印刷有碳电极的导电基底，导电基底夹在两块太阳能电池组 中间，并由固态电解质层隔离;钙钛矿太阳能电池组包括多个串联的太阳能电池单元，太阳能电池单元包括导电基底、光阳极、钙钛矿层 和碳电极，其中，位于左端的太阳能电池单元的碳电极既作为钙钛矿 太阳能电池组的正极，又作为超级电容器的正极，位于右端的太阳能 电池单元的导电基底与超级电容器的导电基底相连，使光照产生的电 子传输于超级电容

能源与环境问题是目前人类面临的两个重大危机，也是科研工作者关注的重点领域。钙钛矿太阳能电池以其独特的物理性质、醒目的光电转化效率和良好的工业应用前景等特点，被认为是一种拥有巨大解决能源问题潜力的光伏器件。但其电池效率衰减(稳定性)等问题是其走向工业化应用急待解决的课题。现行钙钛矿电池比较普遍使用的空穴传输材料是一种比较昂贵的螺二芴结构化合物(spiro-OMeTAD)，需要通过掺杂锂盐以提高电池的性能，但这同时加剧了钙钛矿电池的不稳定性。所以一直以来研究人员希望寻找更加廉价和稳定的空穴传输材料来替代传统材料。 酞菁铜是一种具有优异光电特性的廉价小分子半导体材料。但其有机溶解性比较差，不利于廉价液相工艺规模制备光电器件。许宗祥课题组从分子设计层面出发，开发八甲基取代的酞菁铜并制备纳米材料，通过酞菁纳米材料与廉价商业化的高分子材料聚噻吩复合，开发出了具备更高载流子迁移速率及环境稳定性的空穴传输材料，实现溶液法制备出光电转换效率为16.61%的钙钛矿太阳能电池，效率高于传统商业化的螺二芴结构化合物(spiro-OMeTAD)。同时器件的稳定性大幅度提高。

本发明公开了一种基于掺杂型 NiO 空穴传输层的反式平面结构 钙钛矿太阳能结构及其制备方法。属于新材料太阳能电池领域，现有 技术中钙钛矿太阳能电池存在电池稳定性差、光电转换性能差等问题， 本发明提供了一种基于掺杂型 NiO 空穴传输层的反式平面结构钙钛矿 太阳能电池，其包括在导电基底上沉积一层掺杂一定浓度的 Mg、Li 等杂原子的 NiO 致密层，作为空穴传输层，接着制备一层钙钛矿薄膜 (APbX3，A＝CH3NH3