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Heteroheptacene-based acceptors with thieno[3,2-b]pyrrole yield high-performance polymer solar cells

National Science Review 2022年第7期9卷 106-115页

作者： Zhenghui Luo Ruijie Ma Jianwei Yu Heng Liu Tao Liu Fan Ni Jiahao Hu Yang Zou anping zeng Chun-Jen Su U-Ser Jeng Xinhui Lu Feng Gao Chuluo Yang He Yan Shenzhen Key Laboratory of Polymer Science and Technology College of Materials Science and EngineeringShenzhen University Department of Chemistry and Hong Kong Branch of Chinese National Engineering Research Center for Tissue Restoration & Reconstruction Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) Hong Kong University of Science and Technology-Shenzhen Research Institute Department of Physics Chemistry and Biology (IFM) Link?ping University Department of Physics Chinese University of Hong Kong Synchrotron Radiation Research Center Hsinchu Science Park Department of Chemical Engineering Tsing Hua University Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) Light-Emitting Diode and Flat Panel Display Technology Research & Development Center Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) Foshan Research Institute for Smart Manufacturing

Rationally utilizing and developing synthetic units is of particular significance for the design of high-performance non-fullerene small-mole cule acceptors(SMAs).Here,a thieno[3,2-b]pyrrole synthetic unit was employed to develop a set of SMAs(ThPy1,ThPy2,ThPy3 and ThPy4) by changing the number or the position of the pyrrole ring in the central core based on a standard SMA of IT-4 Cl,compared to which the four thieno[3,2-b] pyrrole-based acceptors exhibit bathochromic absorption and upshifted frontier orbital energy level due to the strong ele ctron-donating ability of *** a result,the polymer solar cells(PSCs) of the four thieno[3,2-b] pyrrole-based acceptors yield higher open-circuit voltage and lower energy loss relative to those of the IT-4 Cl-based *** is more,the ThPy3-based device achieves a power conversion efficiency(PCE)(15.3%) and an outstanding fill factor(FF)(0.771) that are superior to the IT-4 Cl-based device(PCE=12.6%,FF=0.758).The ThPy4-based device realizes the lowest energy loss and the smallest optical band gap,and the ternary PSC device based on PM6:BTP-eC9:ThPy4 exhibits a PCE of 18.43% and a FF of ***,this work sheds light on the great potential of thieno[3,2-b]pyrrole-based SMAs in realizing low energy loss and high PCE.

关键词： thieno[3 2-b]pyrrole small-molecule acceptors energy loss intramolecular non-covalent interactions polymer solar cells

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基于CO_(2)等碳一底物的化学品生物合成技术进展及挑战

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科学通报 2023年第19期68卷 2470-2488页

作者：刘永飞刘建明聂晶磊曾安平西湖大学合成生物学与生物智造中心杭州310030 西湖大学工学院杭州310030 浙江西湖高等研究院前沿技术研究所杭州310024

面对不断恶化的气候危机,开展二氧化碳的减排和资源化利用,向低碳和可持续发展模式转型已经迫在眉睫.其中大力发展绿色生物经济,开发高效的生物法固定二氧化碳和其衍生的碳一底物策略,并驱动化学品规模化生物制造,将发挥举足轻重的作用... 详细信息

面对不断恶化的气候危机,开展二氧化碳的减排和资源化利用,向低碳和可持续发展模式转型已经迫在眉睫.其中大力发展绿色生物经济,开发高效的生物法固定二氧化碳和其衍生的碳一底物策略,并驱动化学品规模化生物制造,将发挥举足轻重的作用.本文围绕生物基化学品低碳合成,特别是以基于碳一化合物为原料的高附加值产品生物合成为重点,首先简要回顾了近几年相关领域的研究进展,包括提高自养微生物固碳效率、赋能大肠杆菌和酵母菌等异养微生物固碳效能、体外组装多酶体系进行固碳合成等;然后讨论了利用碳一化合物进行生物合成面临的科技挑战,包括固碳途径能量和还原力的消耗、较低的固碳效率与工业应用实际需求之间的巨大差异,并从工业应用角度讨论了混合底物及混合培养发酵的可行性.重点提出并探讨了聚焦甲醛为核心中间体的代谢途径的人工设计和优化策略,强调了甲醛在从无机碳到有机碳的转化以及碳链延长等方面的重要作用.作为能量供给及甲醛的来源之一,本文还介绍了电生物合成技术在低碳生物合成方面的潜力及面临的挑战.以1,3-丙二醇的生物合成为例,阐述了C1和C2以及电生物合成技术在这一重要大宗化学品生物合成中的应用途径.最后,讨论了从基础研究的0到1的原理突破进步到1到100的工业应用的挑战以及值得关注的核心科学和技术问题.

关键词：碳一化合物生物固碳甲醛混合营养培养电生物合成 1,3丙二醇

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Approaching 18% efficiency of ternary organic photovoltaics with wide bandgap polymer donor and well compatible Y6 : Y6-1O as acceptor

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National Science Review 2021年第8期8卷 20-29页

作者： Xiaoling Ma anping zeng Jinhua Gao Zhenghao Hu Chunyu Xu Jae Hoon Son Sang Young Jeong Caixia Zhang Mengyang Li Kai Wang He Yan Zaifei Ma Yongsheng Wang Han Young Woo Fujun Zhang Key Laboratory of Luminescence and Optical Information Ministry of EducationBeijing Jiaotong University Organic Optoelectronic Materials Laboratory Department of ChemistryCollege of ScienceKorea University Institute of Polymer Optoelectronic Materials and Devices State Key Laboratory of Luminescent Materials and DevicesSouth China University of Technology Department of Chemistry The Hong Kong University of Science and Technology Center for Advanced Low-Dimension Materials State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer MaterialsCollege of Materials Science and EngineeringDonghua University

A series of ternary organic photovoltaics(OPVs) are fabricated with one wide bandgap polymer D18-Cl as donor, and well compatible Y6 and Y6-1O as acceptor. The open-circuit-voltage(V)of ternary OPVs is monotonously increased along with the incorporation of Y6-1O, indicating that the alloy state should be formed between Y6 and Y6-1O due to their excellent compatibility. The energy loss can be minimized by incorporating Y6-1 O, leading to the VOC improvement of ternary OPVs. By finely adjusting the Y6-1O content, a power conversion efficiency of 17.91% is achieved in the optimal ternary OPVs with 30 wt% Y6-1O in acceptors, resulting from synchronously improved short-circuit-current density(JSC) of 25.87 mA cm, fill factor(FF) of 76.92% and VOC of 0.900 V in comparison with those of D18-Cl : Y6 binary OPVs. The JSC and FF improvement of ternary OPVs should be ascribed to comprehensively optimal photon harvesting, exciton dissociation and charge transport in ternary active layers. The more efficient charge separation and transport process in ternary active layers can be confirmed by the magnetophotocurrent and impedance spectroscopy experimental results, respectively. This work provides new insight into constructing highly efficient ternary OPVs with well compatible Y6 and its derivative as acceptor.

关键词： organic photovoltaics power conversion efficiency ternary strategy photon harvesting morphology regulation

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无细胞多酶分子机器赋能二氧化碳的高值利用及其挑战

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合成生物学 2022年第5期3卷 825-832页

作者：刘建明曾安平西湖大学合成生物学与生物智造中心浙江杭州310030

二氧化碳等温室气体排放导致的全球气候变暖及相应的气候灾难日益严重,开发高效二氧化碳捕获和利用技术迫在眉睫。利用生物制造技术固定二氧化碳是合成生物学工程科学的一个重要攻关方向,其中挖掘和组装无细胞多酶分子机器赋能二氧化... 详细信息

二氧化碳等温室气体排放导致的全球气候变暖及相应的气候灾难日益严重,开发高效二氧化碳捕获和利用技术迫在眉睫。利用生物制造技术固定二氧化碳是合成生物学工程科学的一个重要攻关方向,其中挖掘和组装无细胞多酶分子机器赋能二氧化碳高值利用,由于背景清晰、调控相对简单、副反应少和产率高等优点,受到越来越多的关注。近期,JamesC. Liao教授团队人工设计和开发了新型的多酶复合分子机器,建立了用于二氧化碳固定的闭合循环反应-还原型乙醛酸-丙酮酸合成路径 (reductive glyoxylate-pyruvate synthesis cycle),可以理论上实现 2分子二氧化碳 (碳酸氢盐) 到 1分子乙醛酸的合成反应,并设计和尝试了反应过程中监控辅因子浓度以提高酶稳定性的策略。本文基于设计和组装体外多酶分子机器,聚焦辅因子工程以及利用多酶分子机器固定二氧化碳所面临的挑战等角度讨论这篇工作并简述作者的相关思考。

关键词：二氧化碳固定多酶分子机器无细胞催化辅因子工程酶稳定性

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克雷伯氏杆菌发酵生产1,3-丙二醇的代谢通量优化分析

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化工学报 2006年第6期57卷 1403-1409页

作者：张青瑞修志龙曾安平大连理工大学环境与生命学院辽宁大连116024 德国国家生物技术中心德国布伦瑞克d38106

以克雷伯氏杆菌为研究对象,系统研究了1,3-丙二醇厌氧和微氧代谢途径.采用代谢通量分析法建立了代谢通量平衡模型,通过线性规划对1,3-丙二醇厌氧和微氧发酵进行了优化分析,得到其最优代谢通量分布和最大理论得率,并分析了比生长速率、... 详细信息

以克雷伯氏杆菌为研究对象,系统研究了1,3-丙二醇厌氧和微氧代谢途径.采用代谢通量分析法建立了代谢通量平衡模型,通过线性规划对1,3-丙二醇厌氧和微氧发酵进行了优化分析,得到其最优代谢通量分布和最大理论得率,并分析了比生长速率、底物浓度以及乙醇生成速率、氧气消耗速率、呼吸商对1,3-丙二醇得率的影响.

关键词： 1,3-丙二醇代谢通量分析线性规划克雷伯氏杆菌

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物理实验误差的Mathematica自动化数据处理

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电脑编程技巧与维护 2009年第20期 63-64页

作者：曾安平四川化工职业技术学院泸州646000

讲解利用Mathematica软件自动进行物理实验误差公式推导与数据处理的原理,并用一个实例演练,对解决物理实验中复杂的误差数据处理具有指导意义。

关键词：物理实验误差数据处理 Mathematica 自动化气垫导轨重力加速度空气阻力

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高层建筑高空反弧悬挑结构施工技术探讨

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中外建筑 2008年第10期 152-153页

作者：曾安平湖南省会同县建筑工程公司

本文结合工程实例,介绍分析了高层建筑高空及弧悬挑结构施工技术难点,对其模板支撑体系的造型及结构计算进行了详细阐述,并从模板设计安装混凝土浇捣等方面进行了深入探讨和总结。

关键词：高层建筑反弧悬挑结构模板支撑施工技术

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大学物理教学要解决的三个关键问题

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科技信息 2008年第22期 573-574+623页

作者：曾安平四川化工职业技术学院

分析了大学物理的特点及与中学物理的衔接、如何理解熟练应用微积分思想方法、如何理解熟练应用矢量等在大学物理教学中需要解决的三个关键问题。

关键词：大学物理教学微积分思想和方法矢量

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双机抬吊法在地铁车站桥梁吊装施工中的应用

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建筑施工 2009年第10期31卷 876-877页

作者：曾安平上海市第七建筑有限公司 200050

双机抬吊吊装法是一种比单机吊装法更加经济、且对地基承载力要求更低的吊装方法,经常应用于单跨桥梁吊装施工。吊车支腿支承在浅覆土的地铁车站结构上,通过枕木、路基箱扩散支腿的承载面积,验算地铁车站顶板的承载能力,严格按吊装方案... 详细信息

双机抬吊吊装法是一种比单机吊装法更加经济、且对地基承载力要求更低的吊装方法,经常应用于单跨桥梁吊装施工。吊车支腿支承在浅覆土的地铁车站结构上,通过枕木、路基箱扩散支腿的承载面积,验算地铁车站顶板的承载能力,严格按吊装方案进行梁板吊装,安全顺利地完成吊装任务。

关键词：双机抬吊浅覆土地铁车站桥梁单跨桥梁吊装

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基于二氧化碳的生物制造:从基础研究到工业应用的挑战

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合成生物学 2021年第6期2卷 854-862页

作者：任杰曾安平中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193 德国汉堡工业大学生物过程与系统工程研究所德国汉堡D-21073

在过去的几十年里,人们在二氧化碳(CO_(2))捕获和利用方面做出了巨大的努力,但是通过生物技术大规模利用CO_(2)还缺乏市场竞争力,迫切需要新的方案和技术。谭天伟和JensNielsen的团队(刘子鹤等,2020)最近回顾了第三代(3G)生物炼制技术... 详细信息

在过去的几十年里,人们在二氧化碳(CO_(2))捕获和利用方面做出了巨大的努力,但是通过生物技术大规模利用CO_(2)还缺乏市场竞争力,迫切需要新的方案和技术。谭天伟和JensNielsen的团队(刘子鹤等,2020)最近回顾了第三代(3G)生物炼制技术中生物固定CO_(2)方面的进展和挑战,对原材料、碳固定途径和所涉及的关键因素、能源供应和它们将二氧化碳同化为生物质的效率,以及随后基于3G的产品进行了出色的总结和探讨。该文还介绍了3G生物炼制的前景,指出了存在的挑战,并为未来的发展提供了前瞻性的建议。文章也讨论了整合多种碳固定途径和来自化学、生物和过程工程的技术以实现CO_(2)闭环固定和利用的机会和挑战。除了技术方面,文章还强调有必要进一步增加社会、政治和经济激励措施。本评论简要介绍刘子鹤等综述文章的主要内容,并进一步讨论了基于CO_(2)的生物制造从基础研究到工业应用的几个值得关注的问题:①在原子和分子水平上对碳碳键生成的机理进行更深入的基础和定量研究,以显著提高固碳途径的关键酶和代谢模块的效率;②在代谢途径及细胞水平上,对固碳反应与代谢网络的相互作用进行系统的定量研究;③在生物炼制的意义上,将物理、化学和电化学CO_(2)捕获和转化方法与生物过程相结合,同时考虑产品回收的下游处理;④从工业应用的角度来看,基于自养合成的生物制造存在多个技术瓶颈和经济限制,这些问题短期很难解决,混合营养生物合成(使用CO_(2)和混合碳源)是一个实用的解决方案;⑤大多数CO_(2)固定途径及其产品仍处于“概念验证”阶段,需要更多的工程研究来实现从“0到1”到“1到100”的技术需求,从而真正为碳中和做出贡献。

关键词：第三代生物炼制二氧化碳生物同化途径可再生能源合成生物学生物制造

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