纳米氧化锌对钙钛矿薄膜本征性能和光谱性能的影响研究

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其优异的光电特性、低廉的制备成本、高效的转换效率等优越特性,成为光伏领域的研究热点。电子传输层作为钙钛矿电池的核心层,主要起到提取和传输光生载流子的作用,且能够作为空穴阻挡层,抑制钙钛矿活性层中电荷复合,所以优异性能的电子传输层对钙钛矿太阳能电池的发展至关重要。可目前钙钛矿光伏器件常用的刚性电子传输层(介孔层或致密层)均需要高温烧结,这限制了其在柔性钙钛矿器件方面的应用。因此,开发一种可应用于钙钛矿光伏领域的柔性电子传输层成为当前亟待解决的问题之一。纳米ZnO具有合适的能级和较高的电子迁移率,且可以通过低温制备,被广泛应用在光伏器件中作为电子传输层。因此,通过旋涂法和静电纺丝法分别制备了刚性纳米ZnO和柔性纳米ZnO电子传输层,确定了静电纺丝法制备柔性纳米ZnO的最佳制备工艺。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计和稳态/瞬态荧光光谱系统研究了刚性和柔性纳米ZnO对钙钛矿薄膜形貌、结构和光谱性能的影响。结果表明,钙钛矿薄膜的形貌对基底纳米ZnO的形貌依赖性很强。而基于刚性和柔性纳米ZnO的钙钛矿薄膜几乎呈现相同的结构和光谱吸收范围,荧光发射峰均在770 nm附近,且柔性纳米ZnO的荧光猝灭效率为82%,几乎和刚性纳米ZnO的荧光猝灭效率(85%)相媲美。进一步,根据瞬态荧光动力学数据计算获得刚性和柔性纳米ZnO的界面电荷分离效率分别为61%和41%,这表明通过静电纺丝法制备的柔性纳米ZnO具备一定的界面电荷分离能力,有望成为新型的柔性电子传输层。这对柔性基底钙钛矿太阳能电池的设计具有重要参考价值,对促进钙钛矿光伏应用具有现实意义。

柔性TiO_(2)纳米棒对钙钛矿本征性能的影响研究

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池经过十多年的发展,已成为光伏领域极具产业化前景的候选器件。但基于硬性基底的钙钛矿太阳能电池质量重且不易携带,柔性基底的钙钛矿太阳能电池则能很好的应用在各种便携式可穿戴电子产品上,具有较好的发展前景。采用静电纺丝法在传统的硬性基底制备柔性TiO_(2)纳米棒,研究柔性TiO_(2)纳米棒对钙钛矿本征性能的影响。通过缺陷评定高级显微系统、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计和荧光光谱仪分别研究了柔性TiO_(2)纳米棒对钙钛矿薄膜表面粗糙度、形貌、结构和光谱性能探究,结果表明基于柔性基底TiO_(2)纳米棒的钙钛矿薄膜呈现出较好的光谱吸收和电子提取能力。这对柔性钙钛矿光伏器件的大面积推广和商业化应用具有一定的指导意义。

静电纺丝纤维力学性能提升方法及应用研究进展

静电纺丝技术是制备一维材料最有效的方法之一,其操作简便且成本低廉。可制备具有多种成分、结构和性能的纳米纤维。但由于纤维内部组分取向性差、界面相互作用弱以及纤维之间接触微弱等因素导致静电纺丝纳米纤维力学性能普遍较弱,限制了其在很多领域的应用。近年来,研究工作者主要从增强单根纤维或纤维集的力学性能出发,发展了如纳米填充、交叉点焊接等有效提升纤维力学性能的方法。首先概述了静电纺丝纤维力学性能提升方法,并对强韧化机理、提升效果进行综述和总结。随后通过代表性的例子讨论了电纺纳米纤维的典型应用,包括分离过滤、电化学储能以及生物医学。最后对影响微纳米纤维膜力学性能的因素以及进一步提升力学性能的方法等方面进行分析和展望。

柔性TiO_(2)/丝蛋白/聚乙烯醇纳米纤维的制备与表征

采用静电纺丝技术制备丝蛋白/聚乙烯醇(SF/PVA)模板纤维,结合水热矿化将TiO_(2)包覆于纤维表面,得到TiO_(2)/SF/PVA复合纤维,通过带能谱仪的扫描电子显微镜(SEM-EDS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)以及X射线衍射仪(XRD)对其形貌和形成过程进行了表征分析,确定了复合纤维中丝蛋白及TiO_(2)的结构分别为β-折叠结构和锐钛矿晶体结构,随后利用万能试验机测定其力学性能,结果显示其具有良好的机械性能,拉伸强度可达6MPa、杨氏模量可达221MPa、断裂伸长率为2.1%。该方法简单、环保,并可推广应用于其他材料体系,为柔性结构材料的制备及应用提供了一条有效途径。

GO/CNC/PVA复合纤维的制备及力学性能研究

以氧化石墨烯(GO)和纤维素纳米晶(CNC)为填充质,以聚乙烯醇(PVA)为聚合物基质,通过静电纺丝技术,制得GO/CNC/PVA复合纤维。利用SEM、TEM对填充质及复合纤维形貌进行表征,并利用万能试验机系统研究了不同填充质的比例及含量对纤维力学性能的影响。结果表明:当GO与CNC质量比为1∶2时,复合纤维的拉伸强度可达10.8 MPa,杨氏模量可达401.0 MPa;当GO与CNC质量比为2∶1时,复合纤维韧性增长最明显,其值可达1.46 MJ·m^(-3);当填充质含量为1 wt%时,拉伸强度可达11.3 MPa,杨氏模量可达313.0 MPa,同时断裂伸长率、韧性也有明显的增加,增幅分别为53%和130%。

蒙脱土-纤维素纳米晶组装体对聚乙烯醇薄膜力学性能的提升

自然生物体由于多级有序的结构、复杂的有机/无机界面相互作用使其具有优异的力学性能,而合成材料仅通过组分和结构的模拟通常无法实现强度、韧性、断裂伸长率的同步提升。基于此,本文通过静电自组装结合溶剂蒸发获得了蒙脱土-纤维素纳米晶/聚乙烯醇(MMT-PCNC/PVA)层状结构复合膜,利用TEM跟踪组装体的形成过程,结合FTIR图谱结果显示复合膜中存在静电、氢键等多重弱相互作用。系统研究了组装体中MMT与聚乙烯亚胺(PEI)修饰的PCNC之间的质量比例对PVA膜力学性能的影响。结果表明,相较纯的PVA膜,不同MMT、PCNC质量比例的组装体对PVA膜的力学性能均有提升作用。其中二者质量比例为1∶1、1∶2时最为明显,1MMT-1PCNC/PVA复合膜的拉伸强度提升了196%;1MMT-2PCNC/PVA复合膜的断裂伸长率、韧性分别提升了175%和900%。这些均得益于复合膜内部的弱相互作用,给应力的传递提供了有效的途径,同时引起裂纹偏转,达到消耗能量的目的,使其在拉伸强度提高的同时韧性也得到提升。

夏夜

夏天的傍晚凉风习习，大家纷纷外出乘凉。我和妹妹吃过晚饭后，一起骑车来到广场。这里每天晚上都有很多跳舞的人，我们一群小朋友也跟着扭，玩累了，我们就坐在台子上仰望星空，那么多星星像珍珠缀满天幕一样，看得人眼花缭乱。我告诉妹妹哪颗是北斗星，哪颗是天王星……最后，

炎热的夏天

夏天真热，太阳把大地烤得像蒸笼一样，热得人喘不过气来。树都被晒得低下了头，知了烦躁地叫着，小狗也吐着舌？头不停地喘着气。街上的行人有的打伞，有的戴太阳帽，还有的穿着防晒衣、吃着雪糕。