基于新型纳米网络结构电极的设计、可控合成及量子点敏化太阳能电池性能研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51802054
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0208.无机非金属能量转换与存储材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

There is an urgent global need for alternative, renewable energy sources for both environmental and economic reasons. One extremely appealing source of energy is the sun, which continuously sends enormous quantities of light energy to the surface of the earth. The popular dye-sensitized solar cells (DSSCs) operate in this regenerative photodevices, as do the liquid junction quantum dot-sensitized solar cells (QDSSCs). However, the performance QDSSCs is much less than expectations. Here, we choose the cadmium sulfide nanobelts/lead sulfide quantum dots (CdS/PbS) crosslink nanostructures as photoanode and the one dimension carbon-based nanomaterials as counter electrode to increase QDSSCs’ efficiency. PbS colloidal quantum dots (CQDs) solar cells possess the advantages of absorption into the infrared, solution processing, and multiple exciton generation, making them very competitive as a low-cost photovoltaic alternative. The effective electron mobility of CdS could promote electron transport. CdS nanobelts with high surface area which could significantly increase the loading amount of PbS QDs. The built-in internal field which generated from the p-n junctions between PbS quantum dots and CdS nanobelts can separate the excitons efficiently. Carbon-based nanomaterials with high surface area and the hetero-atoms dopants and surface modification could significantly enhance the catalysis performance which make carbon-based nanomaterials as outstanding counter electrode materials for QDSSCs. This project expect to detect the effect of barrier of CdS nanobelts for the procedure of carrier transport, understand the relations between the concentration of dopants and the catalytic activity, and offer new possibilities for the innovation of nanostructures to optimize the QDSSCs’ performance.
本项目针对目前量子点敏化太阳能电池光电转换效率远低于理论预期的问题,围绕探索提高量子点光吸收效率、光生激子分离效率、光生载流子传输效率、载流子收集效率的新途径,提出采用CdS纳米带/PbS量子点新型网络结构阳极和一维碳基纳米材料网络结构对电极。利用CdS纳米带大比表面积提高PbS量子点负载量,改善光阳极的光吸收效率;利用PbS/CdS形成的p-n结内建电场实现激子的有效分离;利用CdS纳米带的高电子迁移率实现电子的有效传输;利用掺杂碳基对电极网络结构实现对电解质中空穴的有效收集。重点开展:新型纳米网络结构电极的设计及可控制备研究;载流子输运过程研究;性能评估及原理型器件构筑研究。揭示网络结构阳极中纳米带间的接触势垒对载流子输运过程的影响规律,以及一维碳基对电极中杂原子电子结构与浓度对电解质还原反应催化活性的影响规律等科学问题,为发展新型高效量子点敏化太阳能电池电极材料奠定理论和实验基础。

结项摘要

本项目针对目前量子点敏化太阳能电池光电转换效率远低于理论预期的问题,围绕探索提高量子点光吸收效率、光生激子分离效率、光生载流子传输效率、载流子收集效率的新途径,提出采用PbS纳米带新型网络结构阳极,负载CdS,MoS2及WS2纳米颗粒/量子点和一维碳基纳米材料网络结构对电极。利用PbS纳米带大比表面积提高活性纳米材料或量子点的负载量,改善光阳极的光吸收效率;利用PbS/CdS形成的pn结内建电场实现激子的有效分离;利用PbS纳米带的高电子迁移率实现电子的有效传输;利用掺杂碳基对电极网络结构实现对电解质中空穴的有效收集。重点开展:新型纳米网络结构电极的设计及可控制备研究;载流子输运过程研究;性能评估及原理型器件构筑研究。揭示网络结构阳极中纳米带间的接触势垒对载流子输运过程的影响规律,以及碳基对电极中杂原子电子结构与浓度对电解质还原反应催化活性的影响规律等科学问题,为发展新型高效量子点敏化太阳能电池电极材料奠定理论和实验基础。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Biomass-Derived Hierarchically Porous (Nitrogen, Phosphorus) Co-doped SiOx /C Composite Nanosheet Architectures for superior lithium storage and Ultra-long cycle performance
生物质衍生的分层多孔(氮、磷)共掺杂 SiOx/C 复合纳米片结构,具有卓越的锂存储和超长循环性能
  • DOI:
    10.1002/batt.202100350
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Batteries & Supercaps
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Song Luting;Tingqiao Zhao;Xinghua Tan;Dongdong Mao;Sai Su;Zhengwei Fan;Weiguo Chu
  • 通讯作者:
    Weiguo Chu
Up-Scalable Conversion of White-Waste Polystyrene Foams to Sulfur, Phosphorus-Codoped Porous Carbon for High-Performance Lithium–Sulfur Batteries
将白色废聚苯乙烯泡沫大规模转化为硫、磷共掺杂多孔碳,用于高性能锂硫电池
  • DOI:
    10.1021/acsaem.0c01730
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Acs Applied Energy Materials
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Tingqiao Zhao;Xinghua Tan;Luting Song;Limin Guo;Yanlin Liu;Xiaohong Kang;Xiangmin Meng;Hanfu Wang;Weiguo Chu
  • 通讯作者:
    Weiguo Chu
Improved electrochemical activity of the Li2MnO3-like superstructure in high-nickel Li-rich layered oxide Li1.2Ni0.4Mn0.4O2 and its enhanced performances via tungsten doping
高镍富锂层状氧化物Li1.2Ni0.4Mn0.4O2中类Li2MnO3超结构的电化学活性改善及其通过钨掺杂增强的性能
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2021.137808
  • 发表时间:
    2021-01-23
  • 期刊:
    ELECTROCHIMICA ACTA
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Guo, Limin;Tan, Xinghua;Chu, Weiguo
  • 通讯作者:
    Chu, Weiguo
Enhanced Oxygen Reduction Catalysis of Carbon Nanohybrids from Nitrogen-Rich Edges.
富氮边缘碳纳米杂化物的增强氧还原催化。
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.0c01899
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jinquan Chang;Luting Song;Cheng Liang;Yuanqing Xu;Weibiao Wang;Wenyu Jiang;Yanhong Ma;Yong Zhang
  • 通讯作者:
    Yong Zhang
3D Cotton-Pad-Like Hierarchically Porous Structure Stacked by Hexagonal Highly Graphitized Carbon Nanosheets as Sulfur Immobilizers for Li–S Batteries
六方高度石墨化碳纳米片堆叠的 3D 棉垫状分层多孔结构作为锂硫电池的硫固定剂
  • DOI:
    10.1021/acsaem.1c00203
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Acs Applied Energy Materials
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhao Tingqiao;Tan Xinghua;Luting Song;Guo Limin;Mao Dongdong;Hanfu Wang;Chu Weiguo
  • 通讯作者:
    Chu Weiguo

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基于新型纳米网络结构电极的设计、可控合成及锂离子电池性能研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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