检索结果-南通市图书馆

作者：邵泳志吉林大学

学位级别：硕士

全无机铅卤钙钛矿作为一种新型的半导体材料,因其卓越的光电特性和可调谐性成为热门的光学材料。其带宽可通过改变卤素离子的组合来调整,从而实现对发光颜色的精准调控。同时其具有载流子寿命较长、载流子迁移率高和荧光量子产率高等优... 详细信息

全无机铅卤钙钛矿作为一种新型的半导体材料,因其卓越的光电特性和可调谐性成为热门的光学材料。其带宽可通过改变卤素离子的组合来调整,从而实现对发光颜色的精准调控。同时其具有载流子寿命较长、载流子迁移率高和荧光量子产率高等优点。基于以上优秀的光学特性,全无机钙钛矿在太阳能电池（PSCs）、发光二极管（Pe LEDs）与光电探测器（PDs）。但其优越的光学性能伴随的是较差的水氧稳定性、较多的缺陷和单一的发射波长。稀土离子具有丰富的4f-5d能级,研究人员将其掺杂到全无机卤化物钙钛矿来改善钙钛矿纳米晶光电性质,赋予了钙钛矿多波长发射等新的光学特性。但是在稀土掺杂钙钛矿体系中,钙钛矿宿主向稀土的能量传递效率较低,存在着相当大的非辐射弛豫。因此,进一步提高稀土在钙钛矿体系中的掺杂量,减少非辐射复合中心,提高钙钛矿基质向稀土离子的能量传递效率成为研究的重点。使用稀土离子掺杂的上转换纳米颗粒（UCNPs）在低能量的近红外（NIR）光子激发下可发射高能量的紫外-可见光子,同时其具有发射窄带、荧光寿命长、大尺寸等优秀光学性能。并且使用上转换纳米粒子能够调控稀土离子在钙钛矿体系中的掺杂浓度,并改善稀土离子在QDs中的发光性能。本文以提高Cs Pb Cl3:Yb3+的近红外荧光量子产率为目的,通过合成UCNPs@Pe QDs复合材料,系统地提高Yb3+离子掺杂在复合材料体系中的能量传递效率。最后将多稀土掺杂的复合材料应用在多气体检测的应用当中。（1）通过共沉淀法合成Na YF4:Yb3+上转换材料并对其表面进行氨基化并通过改进的热注入方法使Cs Pb Cl3:Yb3+钙钛矿量子点通过静电吸附的方式锚定在UCNP上转换材料的表面。将Cs Pb Cl3:Yb3+量子点的近红外荧光量子产率提高到了182%。（2）进一步将Er3+、Tm3+、Ho3+、Nd3+等不同种类的稀土材料掺杂进入UCNP:Yb3+上转换纳米材料当中,合成了多稀土掺杂的UCNPs上转换材料,并制备复合材料。成功合成了不同稀土掺杂的UCNPs:Yb3+,RE(RE=Er3+、Tm3+、Ho3+、Nd3+)@Pe QDs复合材料。（3）最后合成了多稀土共掺杂的复合材料,通过365nm紫外光的激发,该复合材料表现出高效、宽波长覆盖的近红外发光特性,并对CH4、C2H2、H2O三种不同气体进行了定量检测,表现出了良好的气体传感性能,为制备高效广覆盖钙钛矿近红外发射材料开辟了一条新的途径。

关键词：钙钛矿量子点稀土掺杂上转换纳米粒子气体检测

Yb3+掺杂CsPbCl3纳米薄膜制备、光学性能及光伏应用

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Yb3+掺杂CsPbCl3纳米薄膜制备、光学性能及光伏应用

作者：孙晓梅吉林大学

学位级别：硕士

全无机金属卤化物钙钛矿由于其独特的晶体结构以及多样的化学组成,展现了优异的光电性能,例如载流子发光峰半高宽(FWHM)窄、扩散长度(L)较长、激子结合能较小、吸收系数大、载流子迁移率高、光致发光量子产率(PLQY)高等优点,使得它们在... 详细信息

全无机金属卤化物钙钛矿由于其独特的晶体结构以及多样的化学组成,展现了优异的光电性能,例如载流子发光峰半高宽(FWHM)窄、扩散长度(L)较长、激子结合能较小、吸收系数大、载流子迁移率高、光致发光量子产率(PLQY)高等优点,使得它们在光伏(PV)器件、光电探测器(PDs)、光电二极管(LED)、离子检测、信息存储、信息防伪等方面展现出了巨大的应用前景,成为最近研究的热点。掺杂可以赋予钙钛矿新的光学现象,例如向钙钛矿中掺杂稀土镱离子(Yb3+)可产生在980 nm处的光致发光,这与硅电池的带隙刚好匹配,因此Cs Pb Cl3:Yb3+薄膜可作为光转换层提升碳硅太阳能电池(SSCs)的光电转换效率(PCE)。但在稀土掺杂钙钛矿体系中,钙钛矿向稀土离子的能量传递并不是十分有效,如何减少非辐射复合中心,并实现钙钛矿基质向稀土离子有效的能量传递,从而获得高效率的稀土离子发光是亟待解决的问题。另一方面,由于钙钛矿材料固有的离子性质导致了其稳定性较差,易受到空气中的水分、紫外线、氧气等外界因素影响,而发生相变乃至降解,这阻碍了其进一步的商业应用。因此解决钙钛矿的稳定性问题也是研究的方向。本文围绕如何提高Cs Pb Cl3:Yb3+光转换薄膜的转换效率及其稳定性展开研究。(1)通过掺入金属镁离子(Mg2+)降低Cs Pb Cl3:Yb3+薄膜缺陷态密度、提高薄膜的近红外(NIR)发射强度、增强钙钛矿稳定性。将Mg2+掺入到Cs Pb Cl3晶体结构中,并取代Pb2+位,使得缺陷态密度从本征的9.52×1016cm-3降低至8.84×1016 cm-3。此外,引入Mg Cl2后,薄膜湿度、光照、温度稳定性都得到相应提升。(2)引入天然染料叶绿素(CHL)修饰Cs Pb Cl3:Yb3+薄膜,掺入叶绿素后,Cs Pb Cl3:Yb3+薄膜结晶度提高、表面孔洞减少、粗糙度降低。叶绿素的引入有效地消除了薄膜的缺陷,并通过辐射途径促进了激子复合。因此,Cs Pb Cl3的激子向Yb3+离子的能量传递效率得到提高,进而使得NIR的发射强度显著增加,结果显示,相比于初始薄膜其NIR发强度提高八倍。重要的是,经叶绿素修饰的薄膜其稳定性也得到了大幅度提升,在紫外灯照射150小时后,薄膜仍能保持其初始红外发光强度的97%。未封装的薄膜在相对湿度为40%的环境下保存2000小时,仍能保持其初始发光强度的90%。(3)经过叶绿素修饰可以改善Cs Pb Cl3:Yb3+薄膜的光学特性、成膜质量以及稳定性。在此基础上,我们将经叶绿素修饰的Cs Pb Cl3:Yb3+薄膜作为光转换层,应用在SSCs上,显著提高了其在350-450 nm的光电响应,使其PCE从20.1%提升至22.3%。并且覆盖钙钛矿薄膜后并不影响填充因子和开路电压,只对短路电流造成影响。此外,我们通过滤光器模拟不同天气,在阴天、雾霾模拟天气下,光转换层仍然可以取得优异的转换效率。

关键词： CsPbCl3薄膜 Yb3+掺杂叶绿素光转换层

NaGdF4：Eu3+纳米线的制备及其光学性质研究

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NaGdF4：Eu3+纳米线的制备及其光学性质研究

作者：王国磊吉林大学

学位级别：硕士

本文分别采用多元醇法和静电纺丝法合成了NaGdF纳米晶和纳米线,并研究其发光性能。主要工作有以下几个方面: 1、通过多元醇法合成了稀土Eu掺杂的不相同晶相的NaGdF纳米晶,通过XRD、SEM、光谱等手段研究其物理特性和发光性能,探究了不同E... 详细信息

本文分别采用多元醇法和静电纺丝法合成了NaGdF纳米晶和纳米线,并研究其发光性能。主要工作有以下几个方面: 1、通过多元醇法合成了稀土Eu掺杂的不相同晶相的NaGdF纳米晶,通过XRD、SEM、光谱等手段研究其物理特性和发光性能,探究了不同Eu离子掺杂浓度下的一系列光谱。结果表明:我们合成出了Eu离子掺杂的六角相和立方相的NaGdF纳米颗粒;SEM结果表明,合成的NaGdF纳米颗粒尺寸在20～30nm左右,并且分散比较均匀;光谱表征表明,在立方相和六角相中,随着Eu掺杂浓度的增加,5D0→7F1的跃迁单调性的增加,而5D0→7F2的跃迁没有相对规则的变化规律,我们分析这是由于所制备的相样品不是完全纯相引起Eu离子周围的对称性发生改变的原因;我们还可以看到,Eu掺杂浓度在10%前并没有出现浓度猝灭,这与氧化物为基质的材料有很大的不同。 2、通过改变PVP与NaGdF的比例以及灼烧的温度合成了稀土Eu掺杂的NaGdF纳米线,并研究了其发光性能。这也是首次通过静电纺丝的方法合成出氟化物纳米线。测试结果表明:我们合成出了立方相的NaGdF纳米线;SEM照片表明纳米线尺寸在100～200nm左右且相对比较均匀;XRD谱表明,不同煅烧温度和不同PVP与NaGdF的比例对于纳米线的形成有重要的影响,我们得到最佳的得到纳米线的条件为:PVP与NaGdF的比例为2:1,煅烧温度为600℃;光谱表征表明,由于纳米线的各向异性增强引起晶体内电场的变化,从而引起电子跃迁速率增加,最终引起纳米线中发光强度的增强。 3、为了进一步探索定向纳米线的合成,我们采用辅助收集板法得到了定向的纳米复合纤维,并且研究了定向纤维形成的机理。数码照片和SEM表征表明我们合成出的纳米复合纤维定向性比较好,尺寸也比较均匀。

关键词：多元醇法静电纺丝纳米线定向

基于透明电极的全光谱响应钙钛矿太阳能电池研究

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基于透明电极的全光谱响应钙钛矿太阳能电池研究

作者：李昊吉林大学

学位级别：硕士

在最近十年的发展中,一种新型的基于有机-无机杂化的钙钛矿材料的太阳能电池显示出强大的生命力与磅礴的活力。钙钛矿电池第一次以3.8%的PCE出现在全球能源研究者的面前,到现在PCE已经达到23.7%。发展速度之快是其他种类的电池所不能达... 详细信息

在最近十年的发展中,一种新型的基于有机-无机杂化的钙钛矿材料的太阳能电池显示出强大的生命力与磅礴的活力。钙钛矿电池第一次以3.8%的PCE出现在全球能源研究者的面前,到现在PCE已经达到23.7%。发展速度之快是其他种类的电池所不能达到的。钙钛矿电池被认为是在未来最有希望取代硅基太阳能电池,成为太阳能能源市场的核心。太阳光的光谱分布范围从紫外光到红外光,由280nm-2500nm波长的光子组成。但是钙钛矿材料仅对可见光敏感,主要吸收波长在400nm-780nm范围内的光子,这部分光子仅占太阳光谱的45-50%,造成大量的浪费。基于此问题,本论文主要对于钙钛矿吸收光谱的拓展进行研究:设计一种全新的电池器件结构实现紫外光到红外光的全光谱响应过程。(1)选取一种以电介质-金属-电介质结构的透明电极替代电池器件中传统金属电极。具体选取为NiO/Ag/NiO透明电极。对透明电极厚度进行研究与探索,得到最佳的薄膜厚度为10nm/15nm/30 nm,该厚度的透明电极在光谱380nm-780nm范围内的平均透过率为90%,方块电阻低至4.2Ωsq。以该厚度透明电极为基础制作钙钛矿电池器件,当入射光从FTO侧进入,其PCE可以达到16.0%,当光线从透明电极侧入射,其PCE达到12.1%,实现双侧光电响应。并且该透明电极对波长大于800nm的光有明显的增透作用。(2)使用PLD的方式在电池背光面制作三种上转换层:NaYF:Yb,Er、NaYF:Yb,Tm和NaYF:Yb,Er/NaYF:Yb,Tm实现对红外光拓展的钙钛矿电池。通过研究得到选取NaYF:Yb,Er/NaYF:Yb,Tm上转换层修饰的器件在高倍太阳光密度照射下(功率密度为1.5W cm的太阳光)得到PCE为18.0%的电池器件。(3)在UCL层之后引入Ag复合层,实现表面等离子体效应、散射效应和反射效应。使用NaYF:Yb,Er/NaYF:Yb,Tm/Ag复合层修饰的电池器件在功率密度为1.5W cm的太阳光照射下PCE达到19.2%。(4)选取Eu(TTA)(Phen)MAA作为紫外下转换层,旋涂在器件入光面,实现全光谱响应的电池器件,在功率密度为1.5W cm的太阳光照射下PCE高达19.5%。首次实现DC和UC层同时应用于器件中。(5)DC和UC层的引入实现器件的外封装作用,大幅提高了器件在湿度条件下的长期稳定性和光照下的光稳定性。器件在相对湿度30%-40%、温度25°C-35°C条件下维持1000小时仍有79%的初始PCE;在使用波长为365nm的紫外光连续照射电池器件200小时,器件仍保持初始性能94%;器件在自然环境中放置500小时,能够保持83%的初始PCE。

关键词：钙钛矿电池上转换近红外下转换透明电极

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城市隧道施工引发的地表沉陷机理研究

城市隧道施工引发的地表沉陷机理研究

作者：陈斌中国矿业大学

学位级别：硕士

城市隧道施工会不可避免地引发一定程度的地表沉陷，严重的地表沉陷事故会对人们的生命和财产安全造成严重威胁，于是隧道施工引发的地表沉陷机理问题越来越受到人们的关注。同时，随着地铁建设的快速发展，城市隧道施工引发的地表沉陷... 详细信息

城市隧道施工会不可避免地引发一定程度的地表沉陷，严重的地表沉陷事故会对人们的生命和财产安全造成严重威胁，于是隧道施工引发的地表沉陷机理问题越来越受到人们的关注。同时，随着地铁建设的快速发展，城市隧道施工引发的地表沉陷事故越来越频繁，故对城市隧道施工引发的地表沉陷机理进行研究具有重要的学术价值和现实意义。本文采用理论分析、数值模拟、工程实例相结合的手段，从压力拱角度研究了城市隧道施工引发的地表沉陷机理，主要进行了以下研究工作：（1）对隧道施工引发的地表沉陷全过程进行了UDEC离散元数值模拟，得到地表沉陷全过程中压力拱内边界外移的规律：若压力拱内边界不断外移至地表附近，则引起地表整体塌陷;若压力拱内边界外移一定程度后停止外移，则地表仅出现一定程度的沉陷。（2）对隧道施工引发地表沉陷的相关因素进行正交试验分析，结果显示围岩条件对地表沉陷值及地表沉陷区宽度的影响最大，节理间距对隧道塌方面积的影响最为显著。（3）研究了锚杆支护、锚喷支护以及复合式衬砌支护对地表沉陷的影响，得到各种支护能不同程度限制岩土体中压力拱内边界的外移，从而减小地表沉陷的结论。（4）研究了全断面法和台阶法施工对地表沉陷的影响，得到台阶法施工能有效限制岩土体中压力拱内边界的外移，从而减小地表沉陷的结论。（5）结合某工程实例进行对比验证。结果表明：数值模拟得到的规律和结果与现场实测基本一致。

关键词：城市隧道地表沉陷离散元压力拱

银与稀土复合纳米材料的制备及发光性质的研究

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银与稀土复合纳米材料的制备及发光性质的研究

作者：闵晓磊吉林大学

学位级别：硕士

稀土上转换纳米材料在防伪、三维立体显示、生物成像、光热治疗、激光器、白光照明及太阳能电池等方面有着广泛应用。但是单纯的稀土离子发光性能比较弱，发光效率较低，需要用其它敏化剂对稀土离子进行敏化。稀土与金属纳米粒子的复合... 详细信息

稀土上转换纳米材料在防伪、三维立体显示、生物成像、光热治疗、激光器、白光照明及太阳能电池等方面有着广泛应用。但是单纯的稀土离子发光性能比较弱，发光效率较低，需要用其它敏化剂对稀土离子进行敏化。稀土与金属纳米粒子的复合，是增强稀土上转换发光的研究热点之一。本文以荧光增强为目的，通过简单的化学方法合成了Ag@SiO@ErO复合材料，并进行了一系列表征和测试。主要研究内容如下： 1、合成了Ag@SiO@ErO复合材料。首先利用乙二醇的热还原性还原AgNO制得Ag纳米离子，用PVP控制其形貌使Ag纳米球的直径保持在60nm左右。而后在碱性条件下水解正硅酸乙酯，在Ag纳米球外包覆一层SiO壳层，控制壳层厚度在10-15nm之间。最后利用硝酸铒和尿素反应在Ag@SiO外包覆铒的碳酸氢盐，经高温处理得到Ag@SiO@ErO。通过透射电镜、X射线衍射、EDS扫描能谱分析元素面分布等表征手段对Ag@SiO@ErO复合材料进行表征，证明了Ag@SiO@ErO的核壳结构。 2、测试了Ag@SiO@ErO复合材料和ErO参比样品在980nm激光器激发下，随激发功率变化的发射光谱，发现复合材料有效的降低了Er离子白光上转换的阈值，两个样品在相同激发功率下，复合材料的发光强度明显高于参比样品。对比两个样品发光强度与激发功率的关系，复合材料较参比样品发光明显增强。 3、在808nm激光器的激发下，Ag@SiO@ErO复合材料观察到了上转换发光现象，而ErO参比样品在相同功率激发光的激发下几乎不发光。

关键词：稀土贵金属复合材料白光上转换荧光增强

基于核壳NiO@ZnO一维纳米管的气体传感器的研究

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基于核壳NiO@ZnO一维纳米管的气体传感器的研究

作者：郑瑞防吉林大学

学位级别：硕士

社会经济迅猛发展，随之而来的还有大气污染问题，因此对有毒有害气体的检测，已经成为很迫切的问题，这也是近些年我国气体传感领域迅猛发展的主要原因。其中H2S气体对人体的生命健康安全有着严重的威胁，因此能够准确有效的检测其浓... 详细信息

社会经济迅猛发展，随之而来的还有大气污染问题，因此对有毒有害气体的检测，已经成为很迫切的问题，这也是近些年我国气体传感领域迅猛发展的主要原因。其中H2S气体对人体的生命健康安全有着严重的威胁，因此能够准确有效的检测其浓度有着重要的意义。在详细了解了半导体气体传感器工作原理的基础上，本文从敏感材料的构思以及后续处理电路设计两方面着手，以期能够得到好的气敏传感特性。首先，材料方面，本文用简单高效的同轴静电纺丝方法制备出具有核壳结构的NiO@ZnO一维纳米管，由于一维材料具有大的比表面积以及优良的电学性质，因此为良好的气敏特性提供了很大的可能。然后对材料进行基本的结构表征，并将敏感材料制作成气敏元件。测试表明，该气敏元件与纯的ZnO，NiO纳米管以及完全混合的ZnO-NiO纳米管相比，对于H2S气体有着更高的灵敏度，更快的响应恢复时间，和很好的抗干扰能力。其次，对于后续电路的设计，本设计选择惠斯通电桥的方法来精确检测微小电信号的变化量，并且通过仪表放大器INA128对微弱信号进行放大。仪表放大器INA128具有提高共模抑制比和输入阻抗，同时又降低噪声、线性误差、失调电压和输入偏置电流等众多优点。采用AVR系列单片机Atmega16做为主控芯片，达到高可靠性、高速度、多功能、低功耗、低价位、高性价比的目的。该传感器系统可以实现对HS气体的检测，测量范围可以从0.001%(10ppm)到0.02%(200ppm);分辨率可以达到0.001%(10ppm);响应时间在5秒以内;并且兼具报警功能，报警范围是0.001%到99.9%，自己可调整设定的。

关键词： H2S NiO@ZnO 传感器 INA128 AVR单片机

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界面调控改善钙钛矿太阳能电池性能研究

界面调控改善钙钛矿太阳能电池性能研究

作者：边书航吉林大学

学位级别：硕士

由于有机-无机杂化钙钛矿材料具有合适的光电学性能备受人们关注。目前,利用钙钛矿材料制备的钙钛矿太阳能电池（Perovskite solar cells,PSCs）的认证光电转换效率（Power conversion efficiency,PCE）已提高至26.1%,接近硅太阳能电池... 详细信息

由于有机-无机杂化钙钛矿材料具有合适的光电学性能备受人们关注。目前,利用钙钛矿材料制备的钙钛矿太阳能电池（Perovskite solar cells,PSCs）的认证光电转换效率（Power conversion efficiency,PCE）已提高至26.1%,接近硅太阳能电池水平。然而,效率仍远低于理论极限。因此,想要成为新一代商业光伏器件,PSCs仍然面临多个问题待解决,包括提升效率、处理电子传输层（Electron transport layer,ETL）/钙钛矿界面处存在的大量缺陷、减少钙钛矿内部的缺陷,并提高钙钛矿在紫外光下的稳定性。为了解决上述问题,通过聚集诱导发光分子和有机小分子的引入,实现对PSCs效率和紫外光稳定性的提升。以下是具体的研究内容:（1）首先,我们开发了一种多功能界面调控策略来钝化ETL和ETL/钙钛矿界面,将有聚集诱导发光分子5-[4-[1,2,2-tri[4-（3,5-dicarboxyphenyl）phenyl]ethylene]phenyl]benzene-1,3-dicarboxylic acid（H8ETTB）引入到Sn O2/钙钛矿界面中。H8ETTB与Sn O2表面在其羧基的促进下产生相互作用,有效地钝化了由未配位的Sn和O空位引起的表面缺陷。这种相互作用增强了Sn O2薄膜的导电性并调节了能级,从而增强了电荷载流子传输。同时,H8ETTB可以钝化钙钛矿界面上的未配位Pb2+离子,促进钙钛矿结晶并降低界面能垒,从而形成低缺陷、高结晶质量的钙钛矿膜。更重要的是,H8ETTB分子可以将紫外光转化为钙钛矿可吸收的光,从而减少紫外光造成的损伤,提高器件对紫外光的利用率。基于Sn O2-H8ETTB的PSCs实现了最高23.32%的PCE,并且相较于基础器件基于Sn O2-H8ETTB的PSCs紫外光稳定性显著提高。（2）之后,针对钙钛矿薄膜内部缺陷,我们采用含有P=O键的有机小分子Tris（4-fluorophenyl）phosphine oxide（TFPPO）通过反溶剂引入到钙钛矿薄膜中。TFPPO可以通过其含有孤对电子的P=O键与未配位的Pb2+相配位,同时TFPPO的引入促进钙钛矿结晶,进一步提高钙钛矿薄膜质量。TFPPO能够有效减少钙钛矿薄膜的缺陷,抑制载流子的重组,从而提高PSCs的电学性能。同时,TFPPO富含氟（Fluorine,F）元素,可增加钙钛矿薄膜的湿度稳定性。利用TFPPO制备的PSCs可实现23.02%的PCE,并展现出良好的湿度稳定性。最后将两种策略相结合,制备出最佳PCE为24.09%的PSCs。

关键词：钙钛矿太阳能电池聚集诱导发射缺陷钝化紫外光稳定性效率