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有机太阳能电池溶剂退火表征技术研究进展

有机太阳能电池溶剂退火表征技术研究进展

摘要：有机太阳能电池(organic solar cells, OSCs)因其成本低及其轻量化和可调性等显著优势成为一项重要的绿色能源技术. OSCs活性层的形貌调节和结晶度关乎器件性能的优劣. 因此, 人们提出了各种优化形貌和调节结晶度的后处理策略, 如热退火(TA)、溶剂退火(SVA)、添加剂等. 但是添加剂较差的相容性会影响器件性能. TA和SVA都作为目前流行的后处理策略, 热退火是通过加热给分子提供驱动力, 进而对活性层表面形貌进行优化.而与热退火不同的是, 溶剂蒸气退火能够渗透进薄膜内部为分子运动提供自由体积, 因其操作简单和调控手段灵活等优势而引起了人们的兴趣. 然而, 由于溶剂蒸气对OSCs活性层的影响机制还不明确, 这抑制了SVA的发展. 因此, 本文总结了目前被广泛应用的几种动力学表征技术和装置, 包括拉曼荧光光谱(PL)、紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)、掠入射广角X射线散射(GIWAXS)和掠入射小角X射线散射(GISAXS)等, 研究人员可以通过这一综述全面了解SVA的动态过程, 从而有可能提高器件性能. 最后, 展望了SVA表征技术在OSCs中面临的挑战和未来发展方向.
新能源 2025年08月05日
钛基金属有机框架材料光催化分解水制氢的研究进展

钛基金属有机框架材料光催化分解水制氢的研究进展

摘要：钛基金属有机框架（Ti-MOFs）因其优异的光电性质和光催化性能、化学稳定性和低毒性以及多样化的结构，被认为是光催化分解水制氢领域中最具吸引力的MOFs之一。综述了近年来Ti-MOFs及其复合材料和衍生多孔材料在光催化制氢领域的进展。通过染料敏化或选择合适的官能团和金属节点会对Ti-MOFs的光响应及光催化活性产生重要影响。为进一步提高光催化析氢性能，可引入金属离子或与其他半导体结合形成多功能复合材料。此外， 通过在合适的条件下煅烧Ti-MOFs前驱体可制备更多新颖高效的光催化剂。最后，从关键的角度讨论了Ti-MOFs及其衍生多孔材料未来在光催化分解水制氢领域的机遇和挑战。
新能源 2024年06月06日
甲醛催化制氢的研究进展

甲醛催化制氢的研究进展

摘要: 氢有较高的能量密度，其能量转换过程可循环、零污染，是未来替代传统化石燃料的理想能源载体．甲醛相较于其它的氢载体，具有可规模制备、来源广泛、安全性高、易于输运、储存和转化的特点，已逐渐成为一种新的制氢原料． 此外甲醛制氢技术还可以应用于其它对环境有一定毒性的有机化合物转变为清洁的氢的过程．我们较全面的总结了甲醛的工业化制备、催化转化制氢和催化剂的研究发展历程，详细介绍了近年来在相关领域的研究成果，分析对比了各种甲醛催化制氢技术的特点，并对未来甲醛制氢的发展前景进行了展望．
新能源 2024年12月16日
锂离子电池磷酸锰铁锂正极材料研究进展

锂离子电池磷酸锰铁锂正极材料研究进展

摘要：磷酸锰铁锂兼具LiFePO4结构稳定性好和LiMnPO4工作电压高（4.10V（vs.Li/Li+））的优点， 其能量密度相较于LiFePO4可提升15%-20%，是一种极具产业化应用前景的锂离子电池（LIBs）正极材料。然而，该材料的电化学性能受到了其离子/电子传输能力弱和晶体结构稳定性不足等问题的严重限制，难以满足产业化应用需求。总结了LiMn1-xFexPO4正极材料近年来的研究进展，从晶体结构、储锂机制、制备方法和性能提升策略等方面进行了系统阐述和深入分析。在此基础之上，对LiMn1-xFexPO正极材料的产业化发展路径进行了总结与展望，对LiMn1-xFexPO4正极材料电化学储锂机制、制备方法与性能提升策略的深入分析，可为该材料的基础研究和产业开发提供重要理论指导。
新能源 2024年06月06日
Pd基二元合金膜应用研究进展

Pd基二元合金膜应用研究进展

摘要：Pd基合金膜对氢气具有唯一渗透性和高渗透率，在氢气生产、应用、回收、探测等领域有着广阔的应用前景。PdAg，PdCu，PdAu，PdPt，PdRu为近年来Pd基二元合金膜的研究热点，对它们的研究重心也逐渐由提高合金膜的氢渗透性能，转向了对循环稳定性、高温稳定性、抗毒化性能及膜反应转化率等综合性能的优化。其中PdAg与PdCu合金膜的技术成熟度高，已在具有商业价值的重整制氢反应器及氢气净化器中投入使用。PdAu，PdPt，PdRu合金膜在实验研究中的优异表现，也展示了其在商业应用中的巨大潜能。介绍了上述几种Pd合金膜在重整制氢、脱氢加氢反应器及氢纯化器中的最新研究进展，讨论了其在实际应用中面临的问题与挑战， 提出了不同Pd合金膜可适应的服役条件及可行的优化方案。最后对Pd合金膜开发与应用的发展趋势作了展望，指出了Pd合金膜抗毒化性能的提升仍然是未来研究的重点。
新能源 2024年06月06日
过渡金属磷化物基材料在电催化析氢中的改性策略：现状及展望

过渡金属磷化物基材料在电催化析氢中的改性策略：现状及展望

摘要：氢能作为一种零碳燃料，被认为是替代化石能源的理想能源。电催化析氢(HER) 是一种绿色环保技术，可以裂解水分子制备氢气。因此开发低廉高效且稳定性好的非贵金属催化剂对于解决能源危机和可持续发展尤为重要。过渡金属磷化物(TMPs) 具有良好的导电性、多变的化学组成、丰富的储量和稳定的理化性质，是HER 反应重要的催化剂之一。本文首先介绍了HER 反应机制及TMPs 的结构特点，然后总结了TMPs 的合成方法包括液相合成法和气-固合成法等，接着重点分析了现有TMPs 的改性策略如形貌调控、缺陷调控、元素掺杂和界面复合，最后对未来TMPs 的发展方向提出了展望。
新能源 2024年10月30日
人工智能在可再生能源材料研发领域的研究进展

人工智能在可再生能源材料研发领域的研究进展

摘要：近年来煤炭、石油、天然气等传统能源逐渐枯竭，大量化石能源的使用造成环境污染。为了降低二氧化碳的排放量，国家积极推动风、水电、氢能等可再生能源的发展，而这些能源技术的推广应用的关键是新材料的研发。目前新材料的研发主要依赖于研究者根据材料结构以及其用于某一特定体系的预期催化活性为目标进行实验优化，导致新材料研发过程缓慢。随着计算材料学的进一步发展，研究人员整合了大量关于材料结构及性能表征的材料数据库，通过比较逐步优化筛选新材料。综述了当前材料开发的设计思路以及合成方法，以人工智能（AI）为着眼点阐述了近年来基于AI方法设计、制备可再生能源材料过程中的模型与算法，并总结了AI用于材料设计方面的研究意义和发展过程，最后对AI方法用以可再生能源材料设计、制备的发展进行了展望，介绍了本课题组提出的材料优化模型，并且列举了该模型成功应用于电解水析氢以及硼氢化钠制氢的材料优化的案例。未来，AI技术在新材料的理论计算、合成设计、性能预测、材料微观结构表征分析等方面具有非常广阔应用前景。
新能源 2024年06月06日
钠离子电池隧道型氧化物正极材料研究进展

钠离子电池隧道型氧化物正极材料研究进展

摘要：钠离子电池（SIBs）凭借其资源循环性和成本优势表现出强大的商业化应用前景。钠离子电池正极材料中的隧道型氧化物具有独特的三维隧道结构，使得Na在充放电过程中能够更加灵敏地脱出和嵌人，这种隧道型氧化物具有优异的循环稳定性，可以充分发挥材料的电化学性能，因而得到广泛关注。本文针对钠离子电池隧道型氧化物正极材料的制备方法及应用进行阐述，并对隧道型氧化物正极材料的掺杂和包覆改性进行介绍，总结了隧道型氧化物正极材料的优缺点，并针对隧道型氧化物的不足提出建议，对未来的研发方向做出展望。
新能源 2025年04月29日
水系锌离子电池钒基正极材料储能机制、存在的问题及其改性策略

水系锌离子电池钒基正极材料储能机制、存在的问题及其改性策略

摘要：中性或弱酸性体系下的水系锌离子电池（AZIBs）因高安全、低成本及高能量密度等特性成为近年来研究的热点。其中，备受关注的钒基化合物具有比容量高、结构灵活多样等优点在AZIBs领域展现出了广阔的市场应用前景。主要总结了钒基材料的4种反应机制并叙述了钒基正极材料在AZIBs中的研究进展， 在AZIBs中，Zn2+有着较大的离子半径，随着循环的进行Zn2+不断嵌入/脱出， 引起材料结构的变化，从而导致活性物质从导电集流体上脱落，严重影响电池的循环寿命； 钒基材料本身的导电性能较差，不利于电子的转移；钒基材料在AZIBs中的电压窗口比较窄。针对这些问题，主要从离子和分子预嵌、表面修饰和复合材料制备、缺陷设计及金属离子掺杂、自支撑电极结构设计、电解液优化等5个方面进行了总结，并对未来AZIBs钒基正极材料的研究方向进行了总结与展望。
新能源 2024年06月06日
碳基负极材料储钾应用及机制研究进展

碳基负极材料储钾应用及机制研究进展

摘要：因钾资源储量丰富，价格低廉，且具有类似于锂的物化特性，钾离子电池（KIBs）的推广应用可解决当前锂离子电池供不应求的问题。比较钠离子而言，钾离子可在商业化石墨负极中可逆嵌脱，这对于钾离子电池的产业化发展具有重大意义。然而钾离子因尺寸较大，嵌脱行为缓慢，引起的体积膨胀剧烈，成为电极材料面临的共性问题。近年来，为寻找具有良好嵌钾能力的材料，多种类型的电极体系被开发出来，其中碳基材料因制备简单、廉价环保、稳定性好的特点，被视为最具储钾前景的关键材料。本文系统概述了几种代表性碳基负极材料（如石墨、石墨烯、硬碳、软碳）在KIBs中的研究现状，阐述了各自存在的优势与不足；重点探讨了碳基材料的储钾机制，分析了由钾离子插层、吸附、填充行为组成的3种储钾机制及对电化学性能的影响，并指出在电极表面发生的离子吸附和填充方式呈现出电容效应，更适合于高性能的可逆储钾。最后，对KIBs的下一步研究方向和应用前景进行展望。
新能源 2024年06月06日