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　　中科院研究所染料敏化太陽能電池基礎(chǔ)研究獲進(jìn)展

　　據(jù)科學(xué)網(wǎng)報(bào)道，中科院上海硅酸鹽高性能陶瓷與超微結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近期在染料敏化太陽能電池（DSSC）納米結(jié)構(gòu)光陽極方面取得了一系列新進(jìn)展。由李效民研究員和高相東副研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)研究出多種基于TiO2納米管陣列的有序光陽極和基于氣凝膠結(jié)構(gòu)的新型復(fù)合光陽極材料。相關(guān)成果已經(jīng)發(fā)表在先進(jìn)材料雜志。

　　基于課題組在氧化物納米結(jié)構(gòu)研究的多年積累，采用超長(zhǎng)ZnO納米線陣列為模板，結(jié)合可精確調(diào)控納米微結(jié)構(gòu)的連續(xù)離子層吸附與反應(yīng)（SILAR）技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了TiO2納米管陣列在FTO導(dǎo)電基底上的直接生長(zhǎng)；采用獨(dú)特的水熱粗化技術(shù)，顯著提高了納米管陣列的表面粗糙度、結(jié)晶性和染料負(fù)載量。所得TiO2納米管陣列光陽極的光電轉(zhuǎn)換效率為5.74%，比無粗化納米管陣列提高30%。在此基礎(chǔ)上，課題組通過在ZnO納米柱表面連續(xù)沉積多層TiO2、ZnO薄層，獲得了同軸、多壁TiO2納米管光陽極，并可精確調(diào)控管壁的層數(shù)（1-6層）及厚度（5-15 nm）；通過生長(zhǎng)枝狀ZnO并構(gòu)建ZnO-TiO2核殼結(jié)構(gòu)，制備出具有枝狀結(jié)構(gòu)的TiO2納米管光陽極。

　　在氣凝膠復(fù)合光陽極方面，課題組采用具有超低密度（0.03g/cm3）和超高比表面積（1177m2/g）的SiO2氣凝膠為模板，制備出SiO2-TiO2復(fù)合氣凝膠，再將其與傳統(tǒng)的TiO2納米顆粒光陽極復(fù)合，得到了氣凝膠復(fù)合光陽極。與傳統(tǒng)納米顆粒光陽極相比，可顯著增強(qiáng)光陽極對(duì)染料的負(fù)載量和對(duì)入射光的散射效果，所得DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到9.4%，比傳統(tǒng)光陽極結(jié)構(gòu)提高16%。

　　上述工作為開發(fā)新一代具有可控微結(jié)構(gòu)及高光電轉(zhuǎn)換效率的染料敏化太陽能電池提供了有益思路。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助和支持。

　　福建物構(gòu)所稀土摻雜無序結(jié)構(gòu)晶體材料的光物理研究獲新進(jìn)展

　　稀土摻雜無序結(jié)構(gòu)晶體是一類龐大的發(fā)光和激光材料體系，因其優(yōu)良的光學(xué)性能在激光、綠色照明光源、平板顯示、生物探針等領(lǐng)域具有廣闊用途，但是關(guān)于替代無序分布陽離子格位的稀土離子在其中的確切位置對(duì)稱性長(zhǎng)期以來一直存在很大爭(zhēng)議，主要原因是實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的稀土離子表現(xiàn)出的光譜學(xué)位置對(duì)稱性遠(yuǎn)低于單晶X射線衍射確定的結(jié)晶學(xué)位置對(duì)稱性。由于稀土離子的發(fā)光與所替代的基質(zhì)陽離子格位有密切的關(guān)系，稀土摻雜無序結(jié)構(gòu)發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度取決于稀土離子周圍的晶體場(chǎng)環(huán)境，因此利用稀土離子如Eu3+作為靈敏的結(jié)構(gòu)探針研究其所處格位對(duì)稱性的破缺機(jī)理，具有十分重要的意義。

　　在科技部863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院“百人計(jì)劃”和科研裝備研制等項(xiàng)目的支持下，福建物構(gòu)所中科院光電材料化學(xué)與物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳學(xué)元研究小組以稀土離子Eu3+為結(jié)構(gòu)探針，通過低溫高分辨熒光光譜揭示了在稀土摻雜陽離子無序分布結(jié)構(gòu)的晶體中普遍存在的結(jié)晶學(xué)位置對(duì)稱性破缺現(xiàn)象。以Eu3+摻雜立方相和六方相NaYF4為例，證實(shí)了Eu3+的光譜學(xué)位置對(duì)稱性在立方相NaYF4中由結(jié)晶學(xué)位置點(diǎn)群Oh降低為Cs（或C2），而在六方相NaYF4中則由結(jié)晶學(xué)位置點(diǎn)群C3h降低為Cs，并進(jìn)一步通過晶體場(chǎng)能級(jí)擬合對(duì)這種結(jié)晶學(xué)位置對(duì)稱性破缺的現(xiàn)象進(jìn)行了證實(shí)。進(jìn)一步地揭示了稀土摻雜無序晶體材料體系具有普適的結(jié)晶學(xué)位置對(duì)稱性破缺現(xiàn)象，從而解決長(zhǎng)期困擾該領(lǐng)域的一個(gè)爭(zhēng)議，為此類材料發(fā)光性能優(yōu)化奠定理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上（Angew. Chem. Int. Ed.， DOI:10.1002/anie.201208218）。

　　此前，該小組在稀土摻雜發(fā)光材料的可控合成、光譜學(xué)及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面取得了一系列研究進(jìn)展，如利用稀土摻雜NaYF4和KGdF4納米熒光探針，結(jié)合時(shí)間分辨檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)親和素蛋白的均相TR-FRET檢測(cè)（Angew. Chem. Int. Ed.， 2011， 50， 6306; J. Am. Chem. Soc.， 2012， 134， 1323）；合成具有良好生物相容性的超小ZrO2:Tb納米晶并用于親和素蛋白的靈敏檢測(cè)及人體肺腺癌細(xì)胞的靶向生物成像（J. Am. Chem. Soc.， 2012， 134， 15083）。另外，該小組近期應(yīng)邀在Nanoscale發(fā)表關(guān)于稀土摻雜納米熒光探針的Feature Article，并被選為封面文章（Nanoscale， DOI： 10.1039/C2NR33239F）。