量子点敏化太阳能电池中的多激子产生与界面电子转移的非绝热动力学的理论研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21103118
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    郭震宇
  • 依托单位：
    苏州大学
  • 学科分类：
    B0301.化学理论与方法
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

量子点敏化太阳能电池(quantum dot sensitized solar cell,简称QDSSC)，正因为其优异的性能和发展潜力迅速吸引了广泛的重视。然而目前电池的效率距离大规模应用的要求仍有一定差距。提高量子点敏化太阳能电池中载流子的传输效率有两种方法：1.使热载流子向TiO2的转移速率高于冷却弛豫的速率；2.热载流子通过库伦相互作用导致多激子产生。但这两方面的机理仍不清楚。本项目将针对这两个方面从理论上进行研究，结合密度泛函理论、分子动力学、线宽理论以及量子-经典非绝热动力学理论，阐明多激子产生的机理。在原子层面模拟QDSSC界面间的电荷转移过程，考虑绝热、非绝热机理对电子转移过程的贡献，去相干作用对电子转移的影响；明确各动力学过程之间与微观几何结构、电子结构之间的关系。本项目着力于理解异质结界面超快电子转移过程的本质，对QDSSC性能的改善与效率的提高将起到非常重要的意义。

结项摘要

量子点/染料敏化太阳能电池，因为其优异的性能和发展潜力迅速吸引了广泛的重视。然而目前的电池效率距离大规模应用的要求仍有一定差距。为了提高电池效率，除了提高热载流子向二氧化钛的转移速率，一方面还需降低冷却弛豫的效率；此外，载流子在纳米晶界面之间的结构无序性产生的电子散射会造成热电子的能量损失。因此寻找合适的敏化材料提高电子转移效率，并提高载流子在二氧化钛表面传输的效率将有利于提高太阳能电池的效率。经过三年的研究，该项目负责人与研究团队采用了非绝热动力学结合含时密度泛函理论，（1）揭示了氧空位的产生的电子局域态会大大加快无辐射跃迁引起的能量损失，从而降低二氧化钛纳米管的电子输运性质。结果表明如果能减少TiO2纳米管中缺陷的数目，其电子输运性质有望得到明显的加强。我们的结论具有一定的普适性，缺陷对于电子输运的影响同样适用于碳纳米管，石墨烯等体系。（2）研究了Au25(SH)18-pyrene界面电荷转移机理，揭示了快速的电子转移主要来源于原子运动引起的非绝热耦合。理论模拟很好的印证了实验结果，并在原子层面描述了电荷转移的动态过程，为Au25团簇在光催化及光伏领域中的应用奠定了理论基础。此外，我们还研究了TiO2纳米管作为电极材料在锂离子电池中的应用，发现氧空位的存在有利于降低Li离子的扩散势垒，提高其输运性质。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Time-Domain Ab Initio Study of Phonon-Induced Relaxation of Plasmon Excitations in a Silver Quantum Dot
银量子点中声子诱导等离激元激发弛豫的时域从头算研究
  • DOI：
    10.1021/jp303361y
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Neukirch; Am;a J.;Guo; Zhenyu;Prezhdo; Oleg V.
  • 通讯作者：
    Oleg V.
Molecule design and isomorphism synthesis towards artificial enzymes
人工酶的分子设计与同构合成
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    CRYSTENGCOMM
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Kang; Zhenhui;Hu; Hailiang;Guo; Zhenyu;Li; Youyong;Liu; Yang;Zhang; Hengchao;Zhang; Lili;Yang; Yanan;Lee; Shuit-Tong
  • 通讯作者：
    Shuit-Tong
Fast Energy Relaxation by Trap States Decreases Electron Mobility in TiO2 Nanotubes: Time-Domain Ab lnitio Analysis
陷阱态的快速能量弛豫降低了 TiO2 纳米管中的电子迁移率：时域 Ab Initio 分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Journal of Physical Chemistry Letters
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Guo; Zhenyu;Prezhdo; Oleg V.;Hou; Tingjun;Chen; Xue;Lee; Shuit-Tong;Li; Youyong
  • 通讯作者：
    Youyong
First-principles study of doping effect on the phase transition of zinc oxide with transition metal doped
过渡金属掺杂对氧化锌相变影响的第一性原理研究
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2012.06.091
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Wu; Liang;Hou; Tingjun;Wang; Yi;Zhao; Yanfei;Guo; Zhenyu;Li; Youyong;Lee; Shuit-Tong
  • 通讯作者：
    Shuit-Tong

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其他文献

潜水位和邻体对长白山哈泥泥炭地3种苔藓的影响
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    植物研究
  • 影响因子：
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  • 作者：
    谷晓楠;卜兆君;葛佳丽;刘莎莎;蒋涛;卢孟;郭震宇;丁继昭
  • 通讯作者：
    丁继昭
西藏仲巴白垩纪—古近纪孢粉组合及其意义
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    地质学报
  • 影响因子：
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  • 作者：
    万晓樵;郭震宇;张一勇;蔡华伟;李建国
  • 通讯作者：
    李建国

其他文献

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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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