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。

本发明公开了一种吸附-光催化一体化二氧化钛的制备方法，以十二烷基-2-吡啶-甲胺为模板剂，在乙醇-水体系条件下水热反应，用乙醇-盐酸溶液萃取模板剂得到中间体，最后采用水钝化方法处理得到吸附-光催化一体化二氧化钛。本发明采用水钝化的方法制备的材料在高风速（较短接触时间）条件下的吸附、催化和抗湿性能相比现有材料具有显著优势，在室内空气污染治理领域具有广泛的应用前景。

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。

一种钛基底上制备有机分子杂化TiO2纳米复合薄膜的方法，其主要步骤是：A、将纯钛片两次放入多巴胺溶液中各浸泡10-14h，得涂层模板；B、将没食子酸、己二胺配成混合溶液，置于35-39℃的水浴中，再将涂层模板在混合溶液中浸3-5h，取出超声清洗三遍，得有机分子层模板；C、将0.1-0.2 mol/L的(NH4)2TiF6溶液和0.2-0.4 mol/L的H3BO3溶液，按体积比1:1混合成混合液；再调节PH值至2.7-2.9；D、将有机分子层模板浸入混合液中，在45-55℃的水浴锅中浸泡10-40h，即得。该法在钛基底上制备得到的TiO2薄膜的结合力高、分布均匀、光电转换效率高，生物相容性好。

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

本发明公开了一种提高二氧化钛光激发气敏性能的方法及装置， 该方法是在光气敏传感器工作过程中，通过对材料薄膜进行加热调控 （50℃-70℃），使气敏材料表面物理吸附水减少，从而对环境湿度不 敏感；其次，表面保留的化学吸附水在紫外光照下产生的自由羟基， 以及由低温加热下产生少量热激发诱导的光、热联合激发的协同效应， 可大幅度提高其响应恢复速度。装置包括材料基片、光激发源、光激 发控制模块、温度控制模块、信号调理模块、计算

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

本发明公开了一种通过中间载金有效提高分枝结构二氧化钛纳米线薄膜光催化活性的方法，包括如下步骤：在双氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺，得反应液Ⅰ；将金属钛板浸没于反应液Ⅰ中，反应12~72小时；取出金属钛片，用去离子水清洗，干燥，热处理0.5~5小时；在去离子水中添加氯金酸和甲醇，得反应液Ⅱ；将热处理后的金属钛片浸没于反应液Ⅱ中，通过紫外光照射后，再浸没于硫酸溶液中，反应12~72小时，用去离子水清洗、干燥，获得分枝结构二氧化钛纳米线薄膜。本发明采用中间载金的方法，有效增加了纳米金颗粒与二氧化钛接触面积，显著提高了薄膜的光催化活性。

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

本发明公开了一种半导体激光器泵浦的克尔透镜锁模钛宝石激 光器，包括：第一半导体激光器，用于发射蓝绿波段的连续激光来泵 浦谐振腔内的钛宝石晶体；谐振腔用于使近红外波段的激光发生振荡 和锁模输出飞秒脉冲激光；干涉仪使飞秒脉冲激光产生拍频信号得到 载波包络偏移频率；反馈调节单元用于调节谐振腔端镜的前后位置和 倾斜度以及半导体激光器输出激光的功率，从而保持重复频率和载波 包络偏移频率的稳定。本发明可以输出重复频率和载波包络偏