模式生物衣藻及其研究进展

单细胞衣藻(Chlamydomonas)由于其生活周期简单,培养方法简便,易于分离得到系列的突变体,并已建立了分子遗传学研究技术与遗传分析系统,成为植物光合作用、鞭毛组装与功能、细胞周期及节律、细胞信号传导与光感受、细胞识别等重要生物学过程研究的模式生物体。本文对模式生物衣藻及其相关生物学途径的研究进展作一综述。

染料敏化太阳电池研究进展

对染料敏化太阳电池中的几个重要组成部分:纳米半导体多孔薄膜、染料光敏化剂、电解质体系和对电极等几个方面的研究进展进行了详细的评述。介绍了柔性DSC近些年来的发展情况,回顾了DSC各项关键技术的实验和产业化研究最新成果,并对其未来的发展前景进行了展望。

极端温度条件下染料敏化太阳电池的稳定性研究

通过采用微观电化学阻抗技术，研究染料敏化太阳电池（DSC）在交变温度（-40～85℃）、极端高温（85℃）和极端低温（-40℃）条件下的长期稳定性。实验结果表明：极端低温对DSC的稳定性无明显影响，DSC的稳定性主要是由高温阶段决定的；长期的高温考验不仅会影响电池的密封，还会对电池的界面产生不利的影响，降低电池的电子传输寿命。

化学浴沉积方法制备硫化铟敏化太阳电池及其性能研究

硫化铟是一种稳定、低毒性的半导体材料.本文采用低成本的化学浴沉积方法制备了硫化铟敏化太阳电池,X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)结果表明形成了硫化铟敏化的二氧化钛薄膜.化学浴沉积温度对所得硫化铟敏化薄膜的形貌有显著的影响,进而影响电池性能.温度太低时,化学浴沉积反应速率太低,只发生少量沉积;温度太高时,化学浴沉积反应速率较快,硫化铟来不及沉积到二氧化钛多孔薄膜内部.当温度在40°C时,硫化铟沉积均匀性最好,薄膜的光吸收性能最佳,电池的短路电流最大,另外,填充因子达到最佳,为65%,电池总体光电转换效率为0.32%.

染料敏化太阳电池的实验研究

通过优化纳米TiO2多孔薄膜的微结构,改善多孔薄膜表面特性和光利用,优选染料敏化剂,拓宽光谱响应以提高电池的电流密度;降低薄膜厚度、优化电解质组分以提高开路电压;通过改善电子收集以提升电池的填充因子。通过改进制作工艺,最终获得11.12%的染料敏化太阳电池(0.16cm2)光电转换效率。

高相转变温度的离子凝胶电解质基准固态染料敏化太阳电池

染料敏化太阳电池(DSC)以其低价、高效等优势,成为学术界和工业界的研究热点.传统液态电解质由于易挥发、易泄漏等问题,导致基于液态电解质的电池难以保持长期稳定,影响光伏技术的应用.本文合成了N,N'-1,5-戊二基双月桂酰胺,将其作为有机小分子胶凝剂(LMOG)胶凝离子液体电解质(ILE)制备了离子凝胶电解质(IGE)并组装成准固态电池(QS-DSCs).差示扫描量热测试显示该凝胶电解质的相转变温度(Tgel)为104.7°C,具有良好的本征热稳定性.利用循环伏安法、电化学阻抗谱、调制光电压/光电流谱分别研究了液态电池和准固态电池内部电子传输和复合动力学过程.结果表明,凝胶电解质的三维网络结构加速了Ti O2光阳极/电解质界面电子与电解质中I3-的复合过程,使电子寿命降低,导致准固态电池的光电转换效率略低于液态电池.在AM 1.5(100 m W·cm-2)及50°C条件下的加速老化测试结果显示,持续老化1000 h后其光电转换效率(η)无衰减,而液态电池的光电转换效率衰减为初始值的86%,表明准固态电池具有良好的光热稳定性.

Sb_2S_3纳米丝的合成及杂化太阳电池研究

利用溶剂热方法制备出高质量的Sb2S3纳米丝,并将其与聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-对苯乙炔)(MEH-PPV)共混制备成体型结构聚合物太阳电池.利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见吸收光谱对Sb2S3纳米丝进行表征,利用电流-电压(J-V)测试和电池的光电转换效率(IPCE)谱研究了Sb2S3纳米丝含量对Sb2S3/MEH-PPV共混体型结构太阳电池性能的影响.结果表明,合成的Sb2S3纳米丝直径为60～70 nm,长度为4～6μm,沿[001]晶向生长,在紫外-可见光区有较强的吸收,光学带隙为1.57 eV.电池性能测试结果表明,Sb2S3纳米丝作为辅助光吸收材料及有效的电子传输材料,提高了对可见光的利用率;Sb2S3的补充吸收作用使Sb2S3/MEH-PPV共混电池具有一定的宽谱响应特点;与不含Sb2S3的电池相比,Sb2S3/MEH-PPV共混电池中增加的MEH-PPV/Sb2S3界面提高了光生激子分离效率,从而提高了电池的效率.

N^+注入对甘草幼苗部分耐旱特征效应的研究

植物幼苗主根、侧根及下胚轴的生长和根冠比值的大小是幼苗耐旱的重要特征。对甘草干种子注入能量为25 keV、注量为600×2.6×1013-3600×2.6×1013/cm2的N+,其中1800×2.6×1013/cm2的N+注入量能有效提高甘草6 d幼苗的主根生长和30 d幼苗根冠比干重和鲜重,促进侧根发生;也能明显刺激6 d和30 d幼苗的下胚轴和主根、茎高的生长。该参数可以作为沙漠化地区建立甘草植被发挥离子束注入当代效应的N+辐照的能量、注量的参考参数。在实验注入N+的参数范围内甘草幼苗耐旱特征的应答也表现出“损伤-修复-损伤”效应。

大面积染料敏化太阳电池及其应用研究

以大面积并联染料敏化太阳电池为例讨论了大面积染料敏化太阳电池的设计方法,简要介绍了课题组建设大面积染料敏化太阳电池中试线的基本情况。针对未来染料敏化太阳电池在光伏建筑一体化(BIPV)领域的应用,结合电池的可见光透光率,模拟计算不同透光率下染料敏化太阳电池的输出性能,分析了染料敏化太阳电池转换效率随电池透光率的变化规律,并给出了最优化设计方案,为未来染料敏化太阳电池的应用提供理论基础。

N^+注入对甘草种子萌发和根发育效应及作用机制

甘草种子注入25keV,剂量≤4.68×1016个/cm2N+对种子萌发的成活率和根发育表现为刺激效应,更高剂量的N+注入表现出"损伤—修复—损伤"的效应趋势,表明离子注入的能量沉积和动量传递效应产生的自由基伤害与质量沉积和电荷的中和效应对自由基的清除是一个动态反应过程。25keV,4.68×1016个/cm2N+注入能提高甘草种子萌发成活率,促进根发育,提高幼苗的耐旱特性,可用于沙漠植被甘草种子的前处理。

TiO_2薄膜优化对染料敏化太阳电池性能的影响

纳米TiO2多孔薄膜微结构对染料敏化太阳电池(DSC)光伏性能有很大的影响。本文采用不同实验和测试方法研究和分析了溶胶-凝胶法制备纳米TiO2颗粒时的热处理温度、TiO2多孔薄膜厚度、纳米TiO2大颗粒光散射、TiCl4溶液处理和电沉积致密TiO2层对纳米多孔薄膜电极和染料敏化太阳电池光伏性能的影响,得到了最佳的优化条件,为纳米TiO2薄膜材料的批量化制作打下了良好基础。

N^+注入对甘草叶片腺体和腺体分泌多糖及叶片多糖的影响

甘草叶片上生长有能分泌多糖的腺体,腺体分泌的多糖液累积于腺体头部呈透明“球状”,功能叶上所有的腺体均向腺体头部分泌多糖液,枯黄衰老叶上的腺体头部仍然具有完整的呈“球状”的多糖液。对甘草干种子注入总量为4.68×1016/cm2、能量为10—25keV的N+对甘草叶片腺体数、腺体分泌多糖、叶内多糖、叶片总多糖均有刺激效应。其中15keV的N+注入叶片腺体分泌多糖比对照提高44.1%(P<0.01);甘草叶面腺体数和腺体分泌多糖呈明显的正相关(r=0.4537,P<0.1)。20keV的N+注入甘草叶片总多糖含量比对照提高31.8%(P<0.01)。这些N+注入甘草干种子的能量、注量参数可供对甘草进行离子束育种时参考。

染料敏化太阳电池中多相接触界面电子转移机制和动力学过程

采用电化学阻抗谱(EIS)研究了染料敏化太阳电池(DSC)中由导电玻璃、纳米多孔TiO2薄膜和电解质构成的多相复杂接触界面的电子转移机制和动力学过程.通过沉积聚合物薄膜简化多相接触界面结构,根据接触界面结构和电子转移途径的变化,分析了不同偏压下多相接触界面电子转移机制,构建与之对应的等效电路,获得了DSC内部各个主要接触界面的电子转移动力学常数.结果表明,通过外加偏压的控制和多相接触界面结构的简化,可以区别分析多相复杂接触界面电子转移机制与动力学过程.

对电极性能对染料敏化太阳电池动力学过程的影响

借助电化学阻抗谱(EIS)和强度调制光电流谱(IMPS)/强度调制光电压谱(IMVS)技术,采用不同纳米TiO2多孔薄膜对电极研究了染料敏化太阳电池(DSC)内部2个主要电荷输运过程的内在联系,并探讨了载Pt材料对DSC界面动力学过程及电池宏观性能的影响机理.借助等效电路模型分析了基于不同对电极材料电池的填充因子变化原因.结果表明,对电极材料的电极电荷交换过程制约光阳极膜内电子传输,进而影响电池光伏性能;同时对电极催化反应速率主要与催化剂活性、载Pt材料电导率和催化反应面积有关.

超导磁体等效材料参数的有限元预测

HT 7U超导托卡马克装置中纵场超导磁体是由多种材料组成的且具有周期性分布的大型复杂的重要结构 ,对其宏观等效材料参数的准确掌握在其结构设计阶段是十分重要的。本文着重介绍了利用小参数展开的渐近均匀化方法对其进行等效处理的过程 ,并采用有限元方法预测出其等效弹性模量与热膨胀系数等 。

N^+注入对甘草多糖及耐渗透胁迫的影响

为研究N^+注入对植物耐旱性的影响,实验以甘草为试材,以15%聚乙二醇(Polyethyleneglycol,PEG)为渗透胁迫培养条件,研究不同能量的低能N^+注入对甘草耐渗透胁迫的影响。结果表明,对甘草干种子注入总剂量为4.68x10^(16)/cm^(-2),在15%PEG的渗透胁迫下,20keV的N^+注入与对照相比,甘草株高生长增加40.2%(p<0.01),叶内多糖含量增加84.8%(p<0.01);在渗透胁迫下,株高生长和叶内多糖含量呈极显著正相关(r=0.7166,p<0.01)。这一N^+的注入参数可供提高甘草耐旱性种植,发挥当代刺激效应,对甘草进行离子束注入时参考。

基于氧化物异质结的量子点敏化太阳电池

将半导体钒酸铋(BiVO4)作为光俘获材料,采用连续离子层吸附和反应法(SILAR)将其沉积在纳米晶TiO2多孔薄膜上并用作光阳极制备液态量子点敏化太阳电池。利用紫外可见吸收光谱、XRD和TEM等表征手段深入研究BiVO4前驱体溶液的浓度、离子沉积次数以及浸泡处理时间对BiVO4敏化的TiO2薄膜的影响及机理。结果表明:采用Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3的水溶液作为前驱体溶液时,当NH4VO3水溶液的pH=3,连续沉积20次后,电池具有最佳光伏性能:电池短路电流密度为1.78mA/cm2,光电转换效率达到0.32%。结果表明,BiVO4作为光俘获材料,在量子点敏化太阳电池中具有潜在的应用前景。

染料敏化太阳电池中TiO2/染料/电解质界面的修饰

染料敏化太阳电池(DSC)作为新型太阳电池自问世以来受到了广泛关注,其系统内部的接触界面尤其是TiO_2/染料/电解质界面一直是该领域的研究热点.光敏染料的吸附以及电子的注入、传输和复合都发生在该界面,其界面性质对DSC性能具有很大影响.对染料敏化太阳电池中TiO_2/染料/电解质界面进行修饰可以有效抑制染料聚集和电子复合,提高电子的注入效率与传输速率;同时,对TiO_2导带边的位置及染料吸附等也产生一定的影响,最终提高电池的光电转换效率和稳定性.本文主要从不同的修饰途径详细评述了TiO_2/染料/电解质界面修饰方法及机理研究进展,包括TiO2_光阳极的修饰改性、染料溶液中共吸附剂的引入和多种染料共敏化处理以及电解质中不同功能添加剂的应用.指出了这些修饰方法目前存在的主要问题,并对未来的发展方向进行了展望.

pH值和离子强度对放射性核素镍在MX-80黏土上的吸附影响和模型研究

利用酸碱滴定、XRD和FTIR对MX-80黏土进行了详细的表征和分析.用静态法研究了离子强度、固相浓度和pH值对放射性核素63Ni(Ⅱ)在MX-80黏土上的吸附,并用扩散模型(diffuse layer model(DLM))和FITEQL3.1软件对吸附数据进行模型拟合研究.研究结果表明,放射性核素63Ni(Ⅱ)在MX-80黏土上的吸附主要受表面络合作用,在低pH条件下离子交换作用也起一定的影响.利用Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行拟合研究,表明Freundlich模型可以更好的拟合放射性核素63Ni(Ⅱ)在MX-80黏土的吸附.研究结果对于评估放射性核素63Ni(Ⅱ)在作为填充材料的MX-80黏土中的吸附和迁移具有重要的意义.

分子间作用力对咪唑盐介晶相性质的影响

通过对咪唑环1位(N1)取代烷基、3位(N3)取代基及阴离子的修饰合成了一系列具有近晶A(Sm A)相的咪唑类离子液晶.利用差示扫描量热法、单晶衍射、小角度X射线衍射等手段研究了咪唑盐的介晶相温度范围、介晶态的结构,并测量了部分咪唑盐的各向异性导电率.结果表明,咪唑环N1取代烷基、N3取代基及咪唑盐的阴离子会改变分子间范德华力和氢键,从而对咪唑盐的介晶相性质产生影响.此外,当乙烯基引入到咪唑环N3位置时,咪唑盐相邻的层结构之间形成π-π堆积作用,不仅有利于介晶态的形成,同时使氟硼酸类离子液晶具有最大的层间距和最小的各向异性导电率.这一结果表明,调控离子液晶的性质时必须综合考虑各种分子间作用力的影响.