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光诱导离子迁移的立体控制实现了操作稳定性高的钙钛矿太阳能电池
钙钛矿太阳能电池的稳定性提升机制研究(注:以下为纯文本内容,无格式标记)钙钛矿太阳能电池作为新型光伏器件,其效率已接近硅基组件水平,但在实际应用中仍面临稳定性问题。近年研究表明,光诱导的卤素离子迁移是导致器件降解的主要原因。本研究通过系统调控A位阳离子的空间位阻,揭示了材料组成与离子迁移动力学的内在关联,为器件稳定性设计提供了新思路。1. 研究背景与问题提出钙钛矿材料独特的立方晶格结构(ABX₃)使其具有优异的光吸收和载流子传输特性。然而,A位阳离子与卤素离子之间的尺寸不匹配导致晶格畸变,在光照条件下引发离子迁移和相分离,进而引发材料降解和效率衰减。现有研究多聚焦于单一组分的优化,缺乏系统性组
来源:ACS Energy Letters
时间:2025-11-25
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掺杂金属的电负性决定了PtFeM金属间催化剂在氧气还原反应中的稳定性
基于铂的合金催化剂在燃料电池中的长期稳定性受到过渡金属浸出的严重限制,这会降低氧还原反应(ORR)的性能。在本研究中,我们发现三元PtFe0.5M0.5(其中M为3d过渡金属)催化剂的稳定性主要取决于元素M的电负性。密度泛函理论计算和实验结果表明,在加速降解测试后,过渡金属的保留率与M元素的电负性之间存在强相关性:掺杂高电负性金属(Ni、Cu、Co)的PtFe催化剂表现出严重的ORR质量活性损失(约30%),而中/低电负性金属的催化剂则表现出显著的保留率(例如,PtFe0.5Sc0.5的保留率为89.2%)。低电负性的M元素通过增强电荷积累来稳定铂的价态,从而抑制Fe和M的浸出,而非通过传统的
来源:ACS Energy Letters
时间:2025-11-25
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Cu–Gallate金属有机框架(MOF)–壳聚糖复合膜用于低功耗、无创的丙酮检测:助力糖尿病早期筛查
近年来,非侵入式生物标志物检测技术受到广泛关注,其中挥发性有机化合物(VOCs)检测在糖尿病诊断领域展现出重要应用价值。醋酮作为糖尿病患者的特异性呼气成分,其浓度与血糖水平存在显著相关性。传统检测方法依赖血液分析,存在采样创伤性、检测时效性差等缺陷。本文报道了一种基于铜 gallate MOF 材料的新型复合膜传感器,通过有机-无机杂化材料的协同效应,实现了醋酮检测的突破性进展。### 1. 技术背景与挑战呼气醋酮检测作为糖尿病管理的关键指标,面临多重技术挑战。首先,生物样本中醋酮浓度极低(0.2-1.8 ppm),需开发高灵敏检测手段。其次,人体呼气包含复杂气体成分(如CO₂、H₂O等),传
来源:ACS Omega
时间:2025-11-25
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解码双氧化还原活性硫化钼铵以实现高容量水合铵离子存储
水基非金属铵离子(NH4+)电池(AmIBs)已成为一种有前景的电化学储能候选材料。然而,其发展受到了高性能宿主材料稀缺的阻碍。本文开发了一种富含硫的铵钼硫化物(((NH4)2Mo3S13·H2O, NMSH)作为AmIBs的阳极宿主材料。理论和实验结果表明,NMSH具有双重氧化还原活性中心(即Mo4+和S22–),在0.1 A g–1的电流密度下可实现约275 mAh g–1的高可逆比容量,这一性能超过了目前已报道的所有铵离子储能宿主材料。即使在10 A g–1的电流密度下,该材料仍表现出121 mAh g–1
来源:ACS Energy Letters
时间:2025-11-25
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利用Mn@CsPbCl3纳米晶体作为通用平台,增强Mn2+释放的能源转移途径
对各种掺锰(Mn2+)的半导体纳米晶进行光激发会引发著名的Mn2+发光现象。然而,尽管进行了大量研究,Mn2+离子的敏化机制仍不明确。我们使用掺锰的CsPbCl3纳米晶体作为研究平台,通过分析稳态和时控激子发射以及掺杂剂发射的热依赖性,揭示了一些普遍规律。通过多体离子在晶体场中的计算来确定掺杂剂的能级结构,我们发现能量是从宿主纳米晶传递到Mn2+的较高能级激发态4Eg,而非最低能级激发态4T1g,这解释了尽管存在明显的斯托克斯位移,Mn2+仍能被快速敏化的长期谜团。从4Eg态到4T1g态的后续弛豫过程涉及一系列自旋允许的中间能级,这些过程通过多声子机制实现,并表现出具有特定温度依赖性的声子瓶颈
来源:ACS Energy Letters
时间:2025-11-25
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通过自由基清除剂减轻透射电子显微镜中聚乙烯的辐射损伤
聚乙烯(PE)作为应用最广泛的半晶态聚合物,其微观结构特性对材料性能具有重要影响。然而,在透射电子显微镜(TEM)观测过程中,高能电子束引发的辐射损伤会显著改变材料的结晶结构,导致观测数据失真。本文通过创新性的表面涂层策略,首次在室温条件下实现了对PE晶体的辐射损伤抑制,为软材料的高分辨表征提供了新思路。在实验设计上,研究团队采用分子量约4.87万g/mol的PE薄膜作为研究对象。通过将高纯度没食子酸(GA)和抗坏血酸(AA)以1.6重量百分比的水溶液通过旋涂工艺均匀覆盖在PE晶体表面,构建了非嵌入式(nonincorporative)的防护体系。这种表面处理方法的关键优势在于:1)避免小分子
来源:ACS Omega
时间:2025-11-25
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关于卤化钙钛矿的传说与事实:这些“神奇”的能源材料
金属卤化物钙钛矿(HaPs)作为近年来材料科学领域的热门研究方向,其特性与挑战在学术界引发了广泛讨论。本文将从材料特性、研究现状及潜在问题三个维度,系统梳理当前关于金属卤化物钙钛矿的科研进展与争议点。### 一、材料特性与优势1. **高光学吸收系数** 金属卤化物钙钛矿的吸收系数显著高于传统半导体材料(如硅),尤其在近红外区域表现出优异特性。这种特性使得薄膜厚度可缩减至数百纳米量级,相比传统硅基太阳能电池的微米级薄膜具有明显优势。值得注意的是,虽然吸收系数数值较高,但与传统材料如GaAs、CdTe等相比差异并不突出,其独特性主要体现在吸收边陡峭且与带隙能量高度匹配。2. **宽光谱响
来源:ACS Energy Letters
时间:2025-11-25
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非离子表面活性剂改性沥青煤表面润湿机制的研究
本文针对非离子表面活性剂对煤尘润湿性的影响机制展开系统性研究,以河南平顶山矿区典型煤样为对象,通过多维度实验表征与分子动力学模拟相结合的方法,揭示了表面活性剂分子与煤基质间微观作用机制。研究构建了国内首个精确到分子尺度的煤表面模型,该模型包含179个碳原子,氧含量占比7.97%,硫含量1.37%,氮含量1.19%,符合我国煤炭分类标准中中阶变质煤的特征参数。在煤体微观结构解析方面,结合傅里叶红外光谱(FTIR)与X射线光电子能谱(XPS)发现:煤表面以苯环、萘环和蒽环(2-3环芳烃)为主,占比达76.89%,表面官能团以醚氧(53.55%)和酚羟基(23.69%)为主,其次为羰基氧(22.76
来源:ACS Omega
时间:2025-11-25
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塔里木盆地塔北地区寒武纪古地貌的恢复及其地质意义
塔里木盆地Tabei区寒武系地貌重建与构造运动耦合关系研究1. 研究背景与科学问题塔里木盆地寒武系作为重要的油气勘探目标,其碳酸盐岩储层发育受控于古地貌演化。研究区经历了加里东-华力西多期构造运动的叠加改造,导致原始地层强烈剥蚀,地貌反演面临重大挑战。传统单一技术方法存在三大瓶颈:①难以分离多期构造抬升与剥蚀的叠加效应;②静态地貌重建无法反映构造-沉积动态过程;③低井控区量化分析精度不足。基于此,研究团队创新性地构建了"岸线轨迹-地层厚度"协同反演体系,重点解决三个核心问题:①如何有效分离多期构造抬升与剥蚀的叠加影响;②如何实现静态地貌重建向动态过程分析的跨越;③如何建立适用于强改造区的量化地
来源:ACS Omega
时间:2025-11-25
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取代型1,2,3-三唑的结构-性质相关性:密度泛函理论(DFT)解析与光物理分析
1,2,3-三唑类化合物因其独特的结构刚性和电子可调性,在光物理、超分子化学及传感器技术等领域展现出重要应用潜力。研究聚焦于1,4-和1,5-取代的三唑衍生物体系,通过实验与计算相结合的方法系统解析其结构-性能关系,揭示环境因素对分子电子状态及荧光行为的影响机制。**分子设计与电子调控** 研究体系包含两类典型三唑衍生物:1,4-取代的羟基芳香型(PTP、NpTP、PhTP)和1,5-取代的氨基非羟基芳香型(ADT、APT)。前者通过羟基与三唑环的共轭效应形成氢键网络,后者则依赖氨基的强供电子特性构建电子转移通道。实验发现,羟基芳香型三唑(如PhTP)在极性溶剂中表现出显著荧光增强,量子产率
来源:ACS Omega
时间:2025-11-25
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在高性能且耐用的Ni/NiAl2O4/Al2O3催化剂作用下,液态烃的蒸汽重整过程得到优化
化石燃料的过度使用导致环境污染和温室效应加剧,促使全球各国制定减排计划。固体氧化物燃料电池(SOFCs)因其高理论效率成为替代能源技术的重要方向,但氢燃料供应体系不完善和催化剂稳定性不足制约了其发展。研究团队通过设计Ni/NiAl₂O₄/Al₂O₃新型催化剂,系统考察了制备温度、还原温度对催化剂性能的影响,为SOFCs与液态烃蒸汽重整耦合系统提供了理论支撑和技术路径。在催化剂设计方面,团队采用浸渍法制备Ni/Al₂O₃催化剂,通过控制煅烧温度(900℃、1000℃)构建spinel相结构。XRD分析显示,高温煅烧(1000℃)形成更稳定的NiAl₂O₄尖晶石结构,其晶格衍射峰左移现象表明金属-
来源:ACS Omega
时间:2025-11-25
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通过添加NaNO2对聚(乙烯醇)/羧甲基纤维素混合物进行改性,以开发用于肉类包装的活性包装材料
肉品活性包装材料的研究进展——以PVA/CMC复合薄膜为例一、研究背景与意义活性包装作为食品工业的重要创新方向,通过物理化学手段实现食品品质的精准控制。硝酸盐作为经典防腐剂,在肉类加工中具有双重作用:既通过形成硝罗红蛋白赋予产品特征色泽,又通过抑制肉毒杆菌等致病菌的生长保障食品安全。然而传统硝酸盐添加方式存在过量使用风险,可能导致亚硝胺等致癌物的生成。本研究采用聚乙烯醇(PVA)与羧甲基纤维素(CMC)的复合薄膜系统,探索硝酸盐的缓释机制及其对肉品品质的影响,为开发绿色、安全的活性包装提供理论依据。二、材料与方法概述研究团队采用溶剂 casting 法制备PVA/CMC复合薄膜,通过梯度添加0
来源:ACS Omega
时间:2025-11-25
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细胞对用于生物医学领域的疏水性聚电解质/蜡涂层的反应
聚电解质多层(PEM)复合涂层在生物可吸收植入物表面的应用研究一、研究背景与意义随着人口老龄化加剧,全球医疗器械市场持续增长,其中表面涂层技术占据重要地位。据统计,超过80%的医疗设备需要表面改性处理以提升功能性和生物相容性。亲水性涂层虽能有效促进细胞附着,但其防污防腐性能有限;而亲油性涂层虽具备优异屏障特性,但普遍存在细胞相容性问题。这种技术瓶颈促使学界探索新型复合涂层技术,将亲油防污层与亲水生物相容层协同设计。二、材料与方法概述研究团队采用逐层组装(LbL)技术构建了三类复合涂层体系:基于聚电解质多层的亲油改性版本。具体而言,在聚电解质基底(包括HA/Chi、PAA/PAH、PSS/PAH
来源:ACS Omega
时间:2025-11-25
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以非水深共晶溶剂为基础的双乳液作为合成具有定制形貌的大孔颗粒的新平台
非水相深共熔溶剂(DES)基高内相乳液(HIPE)在功能材料制备中的应用探索1. 研究背景与意义高内相乳液(HIPE)模板法合成多孔聚合物材料已成为材料科学领域的重要研究方向。传统水基HIPE制备过程中存在多相分离困难、孔结构易坍塌等问题,而新型非水相DES基HIPE体系通过优化溶剂组合和界面特性,展现出更稳定的乳液结构。该研究首次实现了通过DES基双乳液体系制备出具有优异机械性能和油吸附能力的毫米级球形多孔聚合物材料,突破了传统水基工艺的局限性。2. 核心创新点(1) **双DES相体系构建**:创新性地采用两种DES相(DES1和DES2)构建非水相双乳液体系,通过调控溶剂组合实现了高粘度
来源:ACS Omega
时间:2025-11-25
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锂金属阳极上形成的SEI层的电化学阻抗谱研究
该研究通过电化学阻抗谱(EIS)结合X射线光电子能谱(XPS)和四维扫描透射电子显微镜(4D-STEM)技术,系统探究了锂金属在LiFSI-四甘醇(G4)电解液中SEI界面动态演化规律。研究团队采用定制化电池设计(PEEK环状电容器)有效规避了传统扣式电池因电极尺寸不足导致的电解质-金属界面与电解质-集流体界面阻抗叠加问题,并通过长达10小时的连续阻抗监测采集了超过12,000组高重复性数据。在模型构建方面,研究团队摒弃传统经验性等效电路模型,创新性地引入信息论指导的参数优化方法。通过Akaike信息准则(AIC)与Jacobian矩阵秩分析双重验证,确定最优等效电路应包含14个独立参数单元,
来源:ACS Electrochemistry
时间:2025-11-25
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双模信号反卷积及用于氢气析出的电针电极中的催化剂评估
该研究聚焦于开发一种新型高分辨微纳电极系统,通过电催化氢析出反应中气泡的周期性形成与脱离现象,实现 Faradaic 电流与 ionic 电流的同步检测与分离。研究采用定制化毛细管电极作为实验平台,通过系统化的实验设计揭示了两种电流成分的动态耦合机制,并建立了基于气泡行为特征的催化活性评价体系。以下从技术突破、实验创新和潜在应用三个维度进行深度解析。一、技术突破:双模信号解耦的实验范式0.92)。这种可调性使得研究者能够通过改变电解液成分,在保持 Faradaic 电流响应的同时,有效分离出离子传导的贡献。二、实验创新:微纳尺度催化活性的多维度表征1. 电极制备工艺的突破性改进10 kHz),
来源:ACS Electrochemistry
时间:2025-11-25
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喷雾沉积的TiO2–CuO异质结构薄膜在利福平降解及太阳能电池应用中的研究
本研究聚焦于TiO₂–CuO异质结薄膜的合成及其在光催化降解抗生素和太阳能电池中的应用。首先,通过喷涂热解法制备了不同TiO₂与CuO比例的异质结薄膜,重点考察了T50C50(1:1质量比)的催化性能与光电器学特性。实验采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子能量损失谱(XPS)及紫外-可见-近红外光谱(UV-NIR)等多维度表征手段,系统分析了薄膜的晶体结构、形貌特征与光学性质。XRD结果显示纯TiO₂在25.2°、37.7°和48.1°处呈现锐钛矿相特征峰,而CuO在32.4°、35.7°和38.8°处显示单斜晶系特征。异质结薄膜的晶粒尺寸随CuO比例增加呈现非线性变化,其
来源:ACS Omega
时间:2025-11-25
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基于去细胞化牛小梁细胞外基质并富集I型胶原蛋白的水凝胶
该研究聚焦于开发一种基于脱细胞牛骨基质(ECM)和类型I胶原蛋白的复合水凝胶,旨在为骨组织工程提供新型生物材料。研究通过系统化的材料制备、理化表征及细胞实验,验证了该水凝胶在骨修复中的潜在应用价值。以下从材料构建、理化特性、生物相容性三个维度展开分析:一、材料构建与工艺创新研究团队采用专利技术(BR 10 2022 006190 4)对牛骨进行脱细胞处理,保留ECM的天然三维结构及生物活性成分。通过优化提取工艺,成功从牛腱中提取出高纯度类型I胶原蛋白(纯度达37.93%±7.36%),并通过SDS-PAGE验证其单体的典型分布特征。水凝胶制备采用双因素诱导策略:ECM消化液(0.01N HCl
来源:ACS Omega
时间:2025-11-25
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配以庆大霉素的凝集素包覆银/氯化银纳米颗粒:一种在较低剂量下保持对抗致病浮游细菌抗生素效力的策略
近年来,抗生素的过度使用导致耐药菌的全球蔓延,催生了开发新型抗菌策略的迫切需求。本研究聚焦于一种新型功能化纳米材料——ConA/Ag/AgCl-NPs(凝集素/银/氯化银纳米颗粒)与氨基糖苷类抗生素吉米辛(gentamicin)的协同抗菌机制。该材料通过将植物凝集素ConA与银基纳米颗粒结合,兼具靶向糖基配体结合与银离子释放的双重特性,为解决传统抗生素耐药性问题提供了新思路。### 一、协同抗菌机制解析研究团队通过系统性实验揭示了多层级协同作用机制。首先,利用表面等离子共振(SPR)光谱技术证实吉米辛与ConA的CRD(碳水化合物的识别域)存在特异性结合。这种结合改变了纳米颗粒的等离子共振特性
来源:ACS Omega
时间:2025-11-25
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采用双重硫化体系的NBR/ACM混合物的优化及其在变压器密封应用中的适用性
本研究针对变压器橡胶密封材料在机械性能、热稳定性和油兼容性方面的综合需求,创新性地提出采用NBR(丁腈橡胶)与ACM(丙烯酸酯橡胶)双硫化体系复合改性技术。通过系统研究不同配比下材料性能的协同效应,最终确定90:10的NBR/ACM复合体系在保持优异机械性能的同时,显著提升热氧老化稳定性和油相适应性,为变压器密封材料升级提供了重要技术路径。研究团队首先构建了双硫化协同体系,NBR采用常规硫磺硫化体系,而ACM采用皂类助剂辅助的硫磺硫化系统。通过优化硫化促进剂配比(TMTD-80、TETD-80、CZ-80、DTDM-80复合体系),实现两种橡胶的硫化反应同步进行。实验发现,当ACM掺入量超过2
来源:ACS Omega
时间:2025-11-25