基于溶液法制备卤化铅钙钛矿的直接型辐射探测器研究进展

X射线和γ射线探测在医学成像、安防检查、国土安全、无损检测等各个领域得到广泛应用,钙钛矿材料具有高辐射吸收系数、高载流子迁移率-寿命乘积、特殊的缺陷容忍特性而成为辐射探测器件优异的候选材料。溶液法在制备钙钛矿材料方面具有显著的优势,溶液法的成本较低,能在低温或环境条件下制备,更易推行工业化生产,是未来优化材料体系,制备高质量、大尺寸晶体材料的关键技术。本文从溶液法制备卤化铅钙钛矿材料的角度出发,分析晶体生长及材料组成对辐射探测性能的影响,重点介绍从优化晶体生长质量和器件结构设计等方面提升辐射探测性能,最后总结钙钛矿材料在辐射探测领域面临的挑战,并展望了未来研究的发展方向,期望为钙钛矿材料在辐射探测领域走向工业化提供参考。

无铅钙钛矿纳米晶的制备及其光催化二氧化碳还原性能研究

具有优异光电性能的全无机铅卤钙钛矿是用于光催化二氧化碳还原的理想材料,但是铅的毒性和固有的不稳定性限制了其商业化应用。为此,采用反溶剂法分别制备了无铅钙钛矿材料Cs_(2)PtBr_(6)微晶和Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶,利用SEM、TEM、XRD和紫外可见吸收光谱等方法对样品的形貌、组成和光电性能进行了表征。结果表明,将Cs_(2)PtBr_(6)微晶转化为Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶后,样品的比表面积增大,可见光范围内的吸收性能增强,光生载流子平均寿命由Cs_(2)PtBr_(6)微晶的1.83 ns延长到Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶的2.42 ns,并且Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶中的平均光电流密度是Cs_(2)PtBr_(6)微晶相应值的6.4倍,Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶的电荷转移电阻值小于Cs_(2)PtBr_(6)微晶的电荷转移电阻值,Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶的光生载流子的分离效率和转移效率得到提高。其中,在搅拌温度为50℃时合成的Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶具有最高的光催化活性,在反应气组成为V_(CO_(2)):V_(H_(2)):V_(N_(2))=21:63:16、总质量空速为20000 mL/(g·h)和可见光照射反应3 h的条件下,其一氧化碳的产量为74.8μmol/g,且一氧化碳选择性达到100%。以上结果可为开发高性能的光催化剂提供参考。

稀土镥离子掺杂甲胺氯化铅钙钛矿单晶的生长与表征

近年来,卤化铅钙钛矿由于其光电性能优异,在光伏电池、光电传感器、发光二极管等领域展现了广泛应用,成为了材料领域的研究热点。稀土掺杂被证实可以调节钙钛矿多晶薄膜和纳米晶的半导体光电性能,但稀土离子掺杂单晶报道较少。这里,我们利用逆温结晶法合成了稀土镥离子掺杂甲胺氯化铅钙钛矿单晶。粉末X射线衍射证明镥离子掺杂甲胺氯化铅钙钛矿单晶高的结晶度,稀土掺杂导致衍射峰向高角度偏移了0.02度。X射线光电子能谱结果表明稀土Lu离子掺杂后,观察到来自Lu元素的谱峰,Pb2+4f的峰值向低能量方向移动,说明稀土镥离子进入到了晶格。通过紫外可见漫反射光谱以及X射线光电子能谱表征其带隙宽度、导带底和价带顶,表明稀土Lu掺杂可以调节甲胺氯化铅钙钛矿单晶的半导体能带。

无机非铅钙钛矿CsBBr_(3)(B=Sn,Ge,Si,C)电子和光学性质的第一性原理计算

利用第一性原理对CsBBr_(3)(B=Sn,Ge,Si,C)的能带结构、电子态密度和吸收谱进行了系统的计算.结果显示:CsSnBr_(3)、CsGeBr_(3)、CsSiBr_(3)和CsCBr_(3)均属于p型直接带隙半导体,价带主要由Br-4p轨道贡献,导带主要由Sn-5p、Ge-4p、Si-3p或C-2p轨道形成,其中CsCBr_(3)在波长300~900 nm范围内具有更高的吸收系数,平均吸收系数大约是CsPbBr_(3)的3倍.

无铅钙钛矿Cs_(3)Bi_(2)I_(9)单晶的制备及光电性能研究

采用蒸发结晶法在低温常压条件下制备Cs_(3)Bi_(2)I_(9)单晶,温度为60~90℃,保温时间为18~30 h。研究温度和保温时间对Cs_(3)Bi_(2)I_(9)单晶晶体结构和光学性能的影响。使用机械剥离法制备基于柔性衬底的Cs_(3)Bi_(2)I_(9)单晶薄膜,研究薄膜的电学性能。结果表明,在结晶度最优的目标下,Cs_(3)Bi_(2)I_(9)单晶制备的优化工艺条件为温度60℃,保温时间26 h。温度和保温时间对Cs_(3)Bi_(2)I_(9)单晶的结晶度、紫外可见光吸光度和光致发光性能的影响一致。柔性Cs_(3)Bi_(2)I_(9)单晶薄膜具有显著的光电特性,且工作时具有良好的稳定性。Cs_(3)Bi_(2)I_(9)单晶薄膜的弯折耐久度良好,90°弯折100次后,仍能保持原有性能的84.4%。无铅钙钛矿Cs_(3)Bi_(2)I_(9)单晶薄膜在柔性光电传感器件上具有潜在的应用前景。

碘化铅钙钛矿太阳能电池综合实验教学研究

以碘化铅钙钛矿太阳能电池制作和光电性能评价为教学内容,进行太阳能电池综合实验课程建设。实验利用多种成膜方法制备氧化锌薄膜、钙钛矿薄膜、空穴传输层薄膜和金电极,最终组装成太阳能电池器件并研究碘化铅浓度对器件光电性能的影响。该综合实验项目将材料制备、材料物理性能、器件评价等理论知识串成知识链并以实验的形式体现。通过该综合实验的训练,构建学生的知识网络,并进一步提高学生的实践能力和思考解决问题的能力。

P-I-N型锡铅钙钛矿太阳电池性能的限制因素及解决策略

锡铅钙钛矿太阳电池已被证明可以用于全钙钛矿叠层太阳电池中,作为窄带隙底电池进一步提高器件光电转换效率.目前, P-I-N型锡铅钙钛矿太阳电池的最高效率为21.7%,明显低于铅基钙钛矿太阳电池.本文分析了限制其性能提高的主要因素,并针对性地总结了近几年研究工作者们提出的有效解决策略,主要包括:1)通过添加富锡化合物、强还原剂或含大的有机阳离子的化合物以抑制Sn^(2+)氧化,减少锡铅钙钛矿材料p型掺杂程度,降低电池开路电压损耗;2)通过调控组分、改变钙钛矿薄膜制备方法、溶剂工程或添加含功能性基团的化合物以延缓锡铅钙钛矿薄膜结晶生长速率,提高薄膜质量;3)通过选用合适的电子传输层或空穴传输层,减少能级失配对载流子传输的影响或避免载流子传输层的本身不稳定性对器件的影响.最后,本文展望了锡铅钙钛矿太阳电池的未来发展,认为其不仅有望实现高效稳定的单结太阳电池,而且还可以应用于高效全钙钛矿叠层太阳电池.

金属卤化铅钙钛矿可见光催化研究进展

由化石能源消耗所引发的能源危机与环境污染,已成为了人类社会可持续发展亟待解决的一个首要问题。可见光催化技术利用太阳光为能源,通过光解水制氢、CO_(2)还原、污染物降解等过程为从根本上解决上述问题提供了一个有效途径,对可持续发展战略具有重要意义。金属卤化铅钙钛矿(lead metal halide perovskite,LMHP)型光催化剂因其多样的晶体结构、合适的禁带宽度及丰富的空位,表现出优异的光电性能,为实现光催化剂的性能调控提供了多种手段,成为了当前的一个研究热点。近年来,金属卤化铅钙钛矿的研究与应用发展非常迅速,特别是在太阳能驱动的应用中,取得了一系列成果。详细综述了金属卤化铅钙钛矿型光催化材料在可见光催化能源开发和环境污染治理领域的研究进展,为进一步开发环保高效的光催化剂新材料提供新的思路。

非铅钙钛矿太阳电池研究进展

铅基钙钛矿太阳电池光电转换率高、成本低、易制备,然而,铅毒性、环境污染性问题限制了其进一步的应用。因此,非铅钙钛矿太阳电池的研究尤为重要。对现有锡基、锗基、铋基、锑基、铜基非铅钙钛矿材料在太阳电池中的应用进行了综述,从薄膜制备、器件结构等方面介绍了提高非铅钙钛矿太阳电池稳定性和光电转换效率的方法,并在此基础上对非铅钙钛矿太阳电池的发展趋势进行了展望。

卤化铅钙钛矿量子点太阳能电池的进展与展望

卤化铅钙钛矿量子点太阳能电池性能优异,应用潜力巨大。本文从应用角度出发,介绍了卤化铅钙钛矿量子点材料的特点,阐述了无机铅钙钛矿量子点电池和有机⁃无机杂化铅钙钛矿量子点电池的研究进展,最后从铅钙钛矿量子点电池的含铅问题、表面化学性质、杂化问题三方面讨论了未来量子点太阳能电池的研究思路。

无铅或少铅钙钛矿CH_3NH_3M_(1-x)Pb_xX_3(M=Sn,Sr;X=Cl,Br,I)太阳能电池的研究进展

本文综述了Sn^(2+)或Sr^(2+)取代的无铅或少铅钙钛矿CH3_NH_3PbX_3(X=Cl,Br,I)的结构及其主要的制备方法,评述了各种方法的优缺点。简要介绍了无铅或少铅钙钛矿材料的能隙以及材料的稳定性对太阳能电池的影响,并对其发展前景进行了展望。

卤化铅钙钛矿材料在光催化领域的研究综述

卤化铅钙钛矿材料凭借其独特的光电性质,在太阳能电池、光催化、光电二极管、光电探测器等方面得到了广泛的应用。对卤化铅钙钛矿材料在光催化领域的研究进展进行综述。首先介绍了卤化铅钙钛矿的结构、性质及材料的制备方法;其次梳理了近几年卤化铅钙钛矿材料作为催化剂在光催化降解有机物、CO2还原及光催化制氢方面的应用进展;最后对卤化铅钙钛矿材料在光催化领域的发展前景进行了展望。

新型无铅钙钛矿纳米材料的制备及其光学性质分析

新型无铅钙钛矿纳米材料所制造的太阳能电池,相比较传统的制造材料而言,有着无可比拟的优势。传统的太阳能电池制造材料没有较为突出的光电转化效率,但新型无铅钙钛矿纳米材料的光电转化效率却十分突出。并且其制作成本低,还具有可以进行二次加工等其他的优点。因此,在未来科学技术不断发展的情境下,新型无铅钙钛矿纳米材料或许会取代传统材料,成为太阳能电池的主要制造材料。从这个层面上来看,进行新型无铅钙钛矿纳米材料的制备以及光学性质分析显得十分重要。下文将对此进行深入的研究与探讨。

高效蓝光无铅钙钛矿Cs3Cu2I5的缺陷性能研究

目的 研究高效蓝光无铅钙钛矿Cs3Cu2I5的光电性质和缺陷特性。方法 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法进行研究。结果与结论 Cs3Cu2I5的低对称性破坏了跃迁禁阻从而实现了跃迁的过程,这是因为Cs3Cu2I5具有较大的跃迁矩阵和较高的跃迁几率,从而增加了辐射复合的几率。Cs3Cu2I5良好的缺陷容忍度拓宽了其热弛豫和辐射复合的途径,从而实现了高效的蓝致发光效应。

不同离子掺杂策略下的无铅卤化物钙钛矿发光性质及其应用

综述不同离子掺杂策略下无铅卤化物钙钛矿于可见及近红外区域的发光性质及其应用研究进展。无铅卤化物钙钛矿因其独特的光学性质在照明、显示、防伪和生物成像等技术领域有着广泛的应用。针对荧光材料发光性能进行调控,有利于拓展其在温度传感、防伪识别、静脉成像等技术领域的应用。普通的无铅卤化物钙钛矿自身发光效率低且发光性质单一,限制了其实际应用。为解决这一问题,研究人员采用不同离子掺杂策略以实现针对可见及近红外区域的发光调控,拓展无铅卤化物钙钛矿的应用场景。随着无铅卤化物钙钛矿在可见及近红外光领域的广泛应用,具有高效荧光量子产率的荧光材料被不断研发出来,但现阶段的报道大多仅集中在发光效率的研究上。当前的研究工作还应侧重于对发光热∕水稳定性、合成原料价格及合成工艺复杂性的改善,以进一步挖掘高效发光材料的商用价值。

MAxFA1-xPbX3铅卤钙钛矿相变的研究进展

铅卤钙钛矿材料是一类重要的新型光电材料,在新一代光电功能器件中展现出广泛的应用前景。自MAPbI3之后,FAPbI3以及更一般的阳离子共掺型钙钛矿MAxFA1-xPbX3也获得了人们的广泛关注。相比于MAPbI3,含FA+离子的铅卤钙钛矿在室温下易于发生相变,由光学活性相变为光学非活性相,制约了材料的商用。此外,这些材料在环境温度改变时还可能发生其他相变,导致外在光学性质改变。本文将对前人关于含FA+的MAxFA1-xPbX3相变研究工作进行总结,对深入理解材料性质、促进材料在新一代器件中的实际应用具有很好的参考意义。

Bi^(3+)掺杂无铅双钙钛矿Cs_(2)Ag_(0.6)Na0_(.4)InCl_(6)的发光性质

现需开发一种低耗能、绿色环保制备双钙钛矿荧光粉的工艺,并将其他金属离子掺入该基质,获得一种高量子效率的新型发光材料.本文采用微波固相法制备了Bi^(3+)掺杂无铅双钙钛矿Cs_(2)Ag_(0.6)Na0_(.4)InCl_(6)荧光粉,该方法无需配体辅助,绿色环保.通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对晶体结构和形貌进行表征,并通过激发光谱、发射光谱和时间分辨光谱以及量子效率对其发光性能进行研究.结果表明:1)Cs_(2)Ag_(0.6)Na0_(.4)InCl_(6)为立方晶体,属于Fm3 m空间群,晶粒形貌为不规则颗粒;2)当Bi^(3+)的最佳掺杂浓度为0.0013 mmol时,Cs_(2)Ag_(0.6)Na0_(.4)InCl_(6)材料发射中心波长为562 nm,平均荧光寿命达到2.60μs,量子效率达到45.28%;3)当Bi^(3+)离子浓度超过0.0013 mmol时,会产生明显的浓度猝灭效应,主要是因为Bi^(3+)离子之间电四极-电四极(q-q)相互作用;4)Cs_(2)Ag_(0.6)Na0_(.4)InCl_(6)掺杂Bi^(3+)荧光粉的色度坐标(CIE)位于黄光区域,是一种具有潜在应用价值的暖白光LED用黄色荧光粉.

全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶的表面包覆策略及白光LED应用研究进展

全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶CsPbX_(3)(X=Cl、Br、I)具有量子产率高、载流子寿命长、带隙窄、光谱可调范围广等优异的光电性能,在发光二极管(LED)、太阳能电池、光电探测等领域有着广阔的应用前景。然而,由于离子化合物的本征特性,其在水分、光照以及温度的作用下不能稳定存在,严重阻碍了该纳米晶在光电领域的应用。近年来,科研工作者相继报道了各种提高钙钛矿纳米晶稳定性的方法,如离子掺杂、表面钝化和表面包覆等策略。与离子掺杂和表面钝化相比,表面包覆策略不仅隔离了环境因素对CsPbX_(3)纳米晶的影响,还阻止了不同阴离子组分的钙钛矿纳米晶间的阴离子交换,提高了纳米晶的稳定性。因此,本文详细介绍了全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶的包覆机理,同时重点从聚合物薄膜、氧化物、金属有机框架和沸石等包覆材料层面介绍表面包覆策略的优越性,最后总结了复合材料在照明和显示领域的应用。

无铅卤系钙钛矿在制革加工中的应用前景

皮革作为一种兼具实用性和时尚性的天然材料,已经深入生活的方方面面。为了适应时代发展,皮革行业亟需丰富产品的功能性。现有研究表明,将纳米材料引入制革加工中可赋予皮革抗菌、阻燃、耐黄变等功能。近年来,无铅卤系钙钛矿类纳米材料因其可见光吸收能力强、结构可调等特点在光电领域得到广泛应用,这也使其在皮革行业中展现出巨大的应用潜力。文章首先阐述了无铅卤系钙钛矿的结构演变,总结了无铅卤系钙钛矿的制备方法及其优缺点,同时对其在制革加工中的应用进行了探讨。最后,就现阶段无铅卤系钙钛矿在制革加工中应用存在的问题及今后的应用方向及前景进行了展望。

铅卤钙钛矿材料的组分调控进展

铅卤钙钛矿材料具有光电转换效率高、激子结合能低以及工艺简单等优点,是第三代太阳能电池最有前途的材料之一。在短短十几年内,铅卤钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已超过26%,然而其吸光层材料立方相的稳定性较差,对光伏器件不利。对铅卤钙钛矿材料的组分调控是改善立方相稳定性的重要措施,本文从三种常用的钙钛矿材料(甲胺基钙钛矿、甲脒基钙钛矿和铯基钙钛矿)出发,论述了铅卤钙钛矿太阳能电池吸光层的组分调控工程,并结合现有研究进行展望。