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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。

本发明涉及一种具有高d33的无铅压电陶瓷-聚合物压电复合材料的制备方法。该方法按式(1-x)(LiaNabK1-a-b)(Nb1-cSbc)O3-xABO3-yM组分配料，采用传统陶瓷制备方法制备铌酸钠钾基无铅压电陶瓷粉料；再将陶瓷粉料与聚合物聚偏氟乙烯按比例混合球磨；烘干后超声震荡，将混合粉料经冷压成型后加温处理，再在其表面溅射金电极，硅油浴中极化后测试其压电复合材料样品的压电性能d33；最后将样品置入去离子水或盐溶液中浸泡，再测试其样品的压电性能d33。结果表明，经浸泡处理的铌酸钠钾基无铅压电陶瓷-聚合物压电复合材料的d33比未经浸泡过的有大幅度提高，提高比例甚至可达300％。

2020年我国热释电红外传感器行业市场规模近 10 亿元，年均复合增长率超 20％，作为核心元件材料的热释电陶瓷材料相关技术获得了业内的普遍关注。热释电红外传感器可用于遥感、制导、 夜视、主动雷达、热成像、气体分析、辐射计、测温等军事和工业领域，随着近年来消费电子的功能多样化，其在消费电子电器产品中的应用正迅猛增长。本团队在高性能热释电陶瓷材料领域进行了多年研究，研发了多种不同体系的高热释电系数陶瓷材料，具有广阔的产业化应用前景。在宽温区范围内（-55 ℃-150 ℃）进行多样品热释电系数（衡量热释电陶瓷材料性能的重要参数）的精准测量是热释电材料研 究领域的难点之一，本团队搭建的热释电系数一体化精密测量装置，可以在-55 ℃-150 ℃宽温区范围内一次同时测量 8 个样品的热释电系数，样品最小测试面积低至0.5mm2，可最大程度保证测 量数据的精准性、可靠性和重复性。 2020年我国热释电红外传感器行业市场规模近 10 亿元，年均复合增长率超 20％，作为核心元件材料的热释电陶瓷材料相关技术获得了业内的普遍关注。热释电红外传感器可用于遥感、制导、 夜视、主动雷达、热成像、气体分析、辐射计、测温等军事和工业领域，随着近年来消费电子的功能多样化，其在消费电子电器产品中的应用正迅猛增长。本团队在高性能热释电陶瓷材料领域进行了多年研究，研发了多种不同体系的高热释电系数陶瓷材料，具有广阔的产业化应用前景。在宽温区范围内（-55 ℃-150 ℃）进行多样品热释电系数（衡量热释电陶瓷材料性能的重要参数）的精准测量是热释电材料研 究领域的难点之一，本团队搭建的热释电系数一体化精密测量装置，可以在-55 ℃-150 ℃宽温区范围内一次同时测量 8 个样品的热释电系数，样品最小测试面积低至0.5mm2，可最大程度保证测 量数据的精准性、可靠性和重复性。 

随着便携式电子设备的快速发展，将微型电子设备运用到可穿戴设备或者作为生物植入物的可行性越来越大。用柔性电子器件来替代传统的硬质电子器件的重要性也愈加凸显，如何解决柔性电子设备的储能问题，是实现这些可能性的重要因素之一。 本成果设计并制备了一种新型柔性微型超级电容器，其具有制备工艺简单，成本较低，适用于各种粉末状电极材料等特点。

陶瓷拥有很多有用特性，如高强度、高硬度以及耐腐蚀、耐磨损等优点，缺点是无法轻易制成复杂形状。 3D打印技术能使陶瓷拥有复杂的形状，但陶瓷极高的熔点又限制了这一方法的使用。 目前几项陶瓷的3D打印技术不仅效率低下，且打印出来的产品往往内部缺陷大，无法保证性能，本项目采用选择性激光熔融技术和后续处理工艺可以大幅度提高打印材料的致密性，既能实现材料的复杂结构也保障了材料的各方面的性能。

成果描述：氢能做为一种新型能源，以其清洁、高效、来源广泛等优点引起了人们的广泛关注。贮氢合金是发展历史最长、技术最为成熟的储氢介质，在体积储氢密度、工作温度、工作压力、吸放氢动力学性能和安全性等方面都具有优势。 常用的AB5、AB2及AB型储氢合金的储氢量一般都不超过2wt%，限制了其工程应用。钒钛基储氢合金具有超过3.8wt%的理论贮氢量，常温附近放氢量可接近3.0wt%，热力学及动力学性能良好，有望在燃料电池驱动的器件上得到广泛应用。 在863和各级省市政府支持下，已经形成如下技术成果： 1.形成了具有自主知识产权的V-Ti-Cr-Fe四元合金体系，其钒含量可在20-60wt%变化； 2.这类合金多数可用价廉的FeV80中间合金制备，相对于用纯金属钒制备，合金材料成本下降到10%左右，解决了这类合金应用的成本制约因素； 3.这类合金无需活化处理，可直接在室温下吸放氢，298K下6分钟内合金吸氢量普遍超过3.6wt%； 4.截止压为0.01MPa时，部分合金298K放氢量超过2.5wt%，278K吸氢后333K放氢量超过3.0wt%，是目前已见报道的含Fe的低成本钒钛基储氢合金中0.01MPa截止压下放氢量最高的。市场前景分析：近年来，用质子交换膜燃料电池驱动的便携电源、不间断电源、燃料电池自行车、三轮代步车等在国内外市场上悄然兴起，氢燃料电池汽车、潜艇等技术也逐渐成熟并形成市场，钒钛基贮氢合金可以作为氢源为质子交换膜电池提供氢气。与同类成果相比的优势分析：低成本钒钛基贮氢合金项目已与加拿大和国内2家企业等企业开展合作，其中拟与加拿大开展合作建立低成本钒钛基贮氢合金生产线。国内正共同开发制氢-贮氢-燃料电池-燃料电池汽车示范工程，钒钛基贮氢合金系统将作为其中重要的一环。

电子科技大学功率集成技术实验室（Power Integrated Technology Lab.-PITEL）自2008年就已经开展Si基GaN(GaN-on-Si)功率器件的研究，是国内最早开展GaN-on-Si功率半导体技术研究的团队。近年来在分立功率器件如功率整流器、增强型功率晶体管及其集成技术方面取得了突出的研究成果。2008年在被誉为“器件奥林匹克”的国际顶级会议IEDM上报道了GaN-on-Si开关模式Boost转换器，国际上首次实现了GaN-on-Si单片集成增强型功率晶体管和功率整流器

化石能源的枯竭和环境污染问题是推动全球新能源开发热潮的两大因素。氢能做为一种新型能源，以其清洁、高效、来源广泛等优点引起了人们的广泛关注。贮氢合金是发展历史最长、技术最为成熟的储氢介质，在体积储氢密度、工作温度、工作压力、吸放氢动力学性能和安全性等方面都具有优势。 常用的AB5、AB2及AB型储氢合金的储氢量一般都不超过2wt%，限制了其工程应用。钒钛基储氢合金具有超过3.8wt%的理论贮氢量，常温附近放氢量可接近3.0wt%，热力学及动力学性能良好，有望在燃料电池驱动的器件上得到广泛应用。 在863和各级省市政府支持下，已经形成如下技术成果： 1.形成了具有自主知识产权的V-Ti-Cr-Fe四元合金体系，其钒含量可在20-60wt%变化； 2.这类合金多数可用价廉的FeV80中间合金制备，相对于用纯金属钒制备，合金材料成本下降到10%左右，解决了这类合金应用的成本制约因素； 3.这类合金无需活化处理，可直接在室温下吸放氢，298K下6分钟内合金吸氢量普遍超过3.6wt%； 截止压为0.01MPa时，部分合金298K放氢量超过2.5wt%，278K吸氢后333K放氢量超过3.0wt%，是目前已见报道的含Fe的低成本钒钛基储氢合金中0.01MPa截止压下放氢量最高的。 主要技术指标：1.298K下吸氢量大于3.6wt%。 2.截止压力为0.01MPa时，298K下放氢量大于2wt%；部分合金的放氢量大于2.5wt%，278K吸氢后333K放氢量超过3.0wt%。 应用范围：近年来，用质子交换膜燃料电池驱动的便携电源、不间断电源、燃料电池自行车、三轮代步车等在国内外市场上悄然兴起，氢燃料电池汽车、潜艇等技术也逐渐成熟并形成市场，钒钛基贮氢合金可以作为氢源为质子交换膜电池提供氢气。