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基于介孔光子晶体和纳米凝胶的高性能多功能比色湿度传感器
摘要： 比色传感器作为光子晶体（PCs）应用的关键分支，激发了科学家们的研究热情。本文报道了一种由聚（丙烯酰胺-N,N'-亚甲基双丙烯酰胺）（P(AM-MBA)）纳米凝胶与二氧化钛纳米颗粒交替组装构建的简单介孔结构色一维光子晶体（1DPCs），其作为高性能比色湿度传感器表现出优异性能。这些色彩鲜明的传感器对相对湿度（RH）变化响应迅速，在0.5秒内即可达到传感平衡。当相对湿度从47.0%变化至89.3%时，传感器禁带波长从426纳米迁移至668纳米，几乎覆盖整个可见光范围。同时，该湿度可视化传感具有良好的可逆性与重复性。此外，通过以纳米二氧化钛为催化剂对聚合物层进行局部紫外光降解，可轻松制备具有精细图案的传感器。这些精致图案与背景呈现不同颜色，并能随环境湿度变化同步快速变色。研究还在光子晶体传感器上实现了精确的二维码图案，发现只有在提高湿度以实现图案与背景的高色彩对比度时，才能成功读取数据?；谄渥吭叫阅?，这种多孔杂化光子晶体有望作为兼具高性能湿度传感功能及潜在显示、装饰、信息存储与加密功能的多功能传感器。
关键词： 比色湿度传感器、光子晶体、纳米凝胶、图案化、介孔结构
更新于2025-09-23 15:21:21
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用于量子点敏化太阳能电池的介孔g-C3N4/NiS共催化剂对电极的一锅法制备
摘要： 通过以硫粉为硫源和造孔剂的一锅煅烧法，将硫化镍（NiS）纳米颗粒锚定在介孔石墨相氮化碳（g-C3N4）上。这是首次尝试将g-C3N4/NiS作为量子点敏化太阳能电池的对电极（CE）?；?.74 wt% NiS负载量的g-C3N4/NiS共催化剂用于Sn2-还原时，获得了低至1.08 Ω的界面电荷转移电阻（Rct）。采用ZnSe/CdS/CdSe/ZnSe敏化的TiO2光阳极与g-C3N4/NiS对电极组装的QDSSC，其功率转换效率高达5.64%，是纯g-C3N4对电极的3.05倍。电池效率的提升归因于g-C3N4优异形貌与其与NiS纳米颗粒协同催化的共同作用。介孔结构提供了大的比表面积和快速的电解质传输通道，而g-C3N4与NiS的耦合促进了g-C3N4/NiS界面与电解质之间的电荷转移。这种制备具有g-C3N4/NiS介孔结构的策略采用低成本原料和简单的制备方法，为提高g-C3N4的电催化活性提供了一条可行途径。
关键词： g-C3N4/NiS、电催化活性、介孔结构、对电极、量子点敏化太阳能电池
更新于2025-09-23 15:21:01
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(FA/MA/Cs)PbI3-xBrx/(CH3)3SPbI3维度工程提升钙钛矿太阳能电池的稳定性与性能重现性
摘要： 混合卤化物杂化钙钛矿是制备高效、稳定且可重复的钙钛矿太阳能电池（PSCs）的有力候选材料。为抑制其固有的挥发性和离子迁移效应，我们首次报道了一种通过溶液法制备的维度工程方法——构建(FA/MA/Cs)PbI3-xBrx/(CH3)3SPbI3（三维/一维）钙钛矿双层结构。X射线粉末衍射分析显示，该3D/1D复合结构在环境条件下暴露一个多月后未发生降解，而作为对照的纯三维样品(FA/MA/Cs)PbI3-xBrx则逐渐分解为PbI2。该双层结构进一步优化了PSCs中相应的吸光层/空穴传输层（HTL）界面：其中(FA/MA/Cs)PbI3-xBrx钙钛矿层作为主要吸光层，而(CH3)3SPbI3顶层则起到阻隔离子迁移/载流子复合的作用。这使得非密封器件在环境条件下及光照应力后均表现出显著的稳定性提升，凸显了界面工程在开发基于功能性三维/一维钙钛矿双层的高效稳定PSCs方面的潜力。
关键词： 介孔结构、维度工程、钙钛矿太阳能电池、稳定性与可重复性、三维/一维吸光层
更新于2025-09-19 17:13:59
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用于染料敏化太阳能电池中高效光捕获的等离子体介孔核壳Ag-Au@TiO2光阳极
摘要： 本研究通过种子介导生长法，在金修饰的二氧化钛表面包覆银壳，合成了具有等离子体介孔核壳结构的Ag-Au@TiO2纳米复合材料，并将其作为光阳极用于提升染料敏化太阳能电池的功率转换效率（PCE）。该光阳极优异的介孔特性得以保留，加之Ag-Au壳层间强烈的金属-电介质界面相互作用，显著增强了电子向TiO2的转移能力，使光捕获效率（使用Ag-Au@TiO2时η=7.41%）较裸TiO2（η=5.91%）提升了125%。这种卓越的PCE值主要源于Ag-Au与TiO2界面间的宽带局域表面等离子体共振（LSPR）特性，使费米能级向TiO2导带靠近。实验表明，仅需使用微量（0.0125 wt%）的Ag-Au@TiO2光阳极即可实现显著的太阳能-电能转换效率提升，从可再生能源制备资源的经济性角度证明了该器件具有较低的成本优势。
关键词： 金属核壳纳米粒子、介孔结构、等离子体TiO2、染料敏化太阳能电池、局域表面等离子体共振
更新于2025-09-19 17:13:59
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用于高效倒置介孔钙钛矿太阳能电池的新型NiO纳米森林结构
摘要： 采用无机空穴传输层（HTLs）的反型钙钛矿太阳能电池（PSCs）在开发空气稳定的光伏器件方面展现出诱人特性。然而其功率转换效率（PCEs）仍逊色于介孔n-i-p器件，主要归因于不理想的空穴提取和界面复合损耗。本研究设计了一种新型一维NiO纳米管（NTs）纳米森林作为高效介孔HTLs。该NiO NTs介孔结构为快速空穴提取提供了高导电通道，并抑制了界面复合损耗。此外，通过优化NiO NTs纳米森林的长度与分支生长（模拟自然森林演化过程），可实现卓越的光捕获效果。因此，这种反型介孔PSCs实现了18.77%的最佳效率，在现有NiO基器件中仍保持领先地位。同时该介孔器件展现出显著提升的长期稳定性。本研究为开发高性能反型PSCs提供了新的设计思路。
关键词： 介孔结构、氧化镍、空穴传输层、倒置钙钛矿太阳能电池、纳米管纳米森林
更新于2025-09-12 10:27:22
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具有介孔扭曲超结构的离子改性纤维素纳米晶体自组装薄膜：极化率及其在离子门控晶体管中的应用
摘要： 由纤维素纳米晶体（CNCs）构成的介孔结构及其自组装成膜技术不仅因其资源丰富和可持续性备受关注，更因其易于化学改性和纳米级仿生特性而具有重要研究价值。然而，这类自组装扭曲介孔超结构在（光）电子器件中的应用，仍需深入理解其对电刺激的响应机制。本研究聚焦于采用三种不同碱金属离子（Li+、Na+和K+）进行渗透处理，在保持光子特性的同时显著提升薄膜的电化学响应性能。电化学表征显示其电容值高达2.5 μF cm-2，可作为非晶铟镓锌氧化物晶体管的固态栅极电解质，实现低工作电压（<2 V）、高达6个数量级的开关比以及超过10 cm2 V-1 s-1的高饱和迁移率。经Na+和K+渗透处理的CNC薄膜制备的器件展现出最优特性，表明半导体仅发生纯电容充电。本研究为介孔结构在固态离子学中的应用，以及能赋予离子栅控晶体管和电路独特功能的光活性电解质组合提供了重要理论依据。
关键词： 自组装、介孔结构、纤维素纳米晶体、离子门控晶体管、光子学
更新于2025-09-12 10:27:22
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掺钨M相VO2介孔纳米晶体，具有增强的综合热致变色性能，适用于智能窗户
摘要： 通过钨(W)掺杂进入VO2晶格可显著降低M-VO2薄膜的相变温度（约68℃），这是由于V-V对相互作用强度减弱所致。然而W掺杂常伴随发光透射率和太阳能调制效率的严重下降，因为W掺杂剂会增加VO2薄膜的电子浓度。本研究采用同步引入W掺杂剂和介孔结构的方法制备M-VO2纳米晶VO2薄膜。值得注意的是，基于0.4 at% W掺杂介孔VO2纳米晶的复合薄膜展现出优异的综合热致变色性能：太阳能调制效率达11.4%（ΔTsol），适宜的发光透射率61.6%（Tlum），以及低至43℃的相变温度（远低于未掺杂VO2的65.3℃）。研究表明，VO2相变温度降低主要源于W掺杂引发的丰富晶格畸变，而介孔结构能促进W掺杂剂在VO2纳米晶中的均匀分布，提升发光透射率，并确保复合薄膜中保留足够数量的VO2纳米晶以维持较高的太阳能调制效率。该工作为平衡VO2薄膜热致变色性能三大关键参数（ΔTsol、Tlum和Tc）提供了新途径，有望推动VO2纳米晶在节能窗领域的应用。
关键词： 热致变色性能、相变温度、介孔结构、钨掺杂二氧化钒
更新于2025-09-09 09:28:46
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Ta<sub>3</sub>N<sub>5</sub>/Co(OH)<sub>x</sub>复合材料作为光催化用于光电化学水分解
摘要： 通过两步阳极氧化法直接在钽箔上生长Ta2O5纳米管（NTs），再经氮化处理获得Ta3N5纳米管。负载Co(OH)x后，在AM1.5G模拟太阳光下实现了高达2.3 mA cm?2（1.23 V vs. NHE）的光电流密度，但该电极存在光腐蚀问题。采用先负载Co(OH)x、再负载磷酸钴（Co–Pi）的双助催化剂策略，获得了更稳定的光电化学（PEC）性能。Co(OH)x/Co–Pi双助催化剂可能作为空穴存储层，减缓了电极表面积累空穴导致的光腐蚀。观察到Ta2O5纳米管"开口"附近呈现"摆动"形态，这可能表明"开口"区域结构不稳定——氮化后会断裂成片段并形成破碎的Ta3N5纳米管顶层。本文首次报道了Ta3N5纳米管管壁具有独特的介孔结构，该结构也是氮化过程的产物。我们认为这种介孔结构使得纳米管难以被助催化剂层完全覆盖，从而合理解释了残留的光腐蚀降解现象。
关键词： 光电化学水分解、光腐蚀、Co–Pi、Co(OH)x、介孔结构、Ta3N5纳米管
更新于2025-09-04 15:30:14