表面缺陷决定的单晶二氧化钛纳米线阵列电极的电子传输性能及其提高

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21501193
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0502.无机功能材料化学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Charge transport within electrode materials plays a major role in determining the optoelectronic device performance. Ordered single-crystal TiO2 nanowire arrays which offer an ideal electron transport path are expected to have fast electron mobility, and have received substantial attention in various optoelectronic devices. However, measurements have shown that their electron mobility is not superior to that in random nanoparticle films. Surface defect is one of the key factors limiting the electron transport. In this project, we will study the surface defects (including oxygen vacancy and titanium interstitial) that limit the charge transport in ordered single-crystal rutile TiO2 nanowire arrays. Furthermore, we will do surface treatment on the TiO2 nanowire arrays in order to remove surface defects or reduce their density, and improve their charge transport property. By using spectroscopies like X-ray photoelectron spectroscopy, photoluminescence, oxygen vacancy and titanium interstitial defects will be characterized separated; by using transient photoelectric technology, the impact of density and energy level distribution of defects on the charge transport will be studied; surface treating approaches like etching will be tried in order to remove the surface defect layer and improve the charge transport of nanowires. This project will enable the structure-activity relationship between ordered single crystal one dimensional nanostructure and fast charge transport be reflected, which is significant in promoting the wide range application of ordered single crystal nanowire arrays and improving the corresponding device performance.
电极材料的电子传输性能往往是决定光电转换器件性能的关键因素。阵列单晶一维二氧化钛纳米结构由于具有直接的电子传输通道,潜在的快速电子传输性能而被应用于各种光电转换器件中。然而研究发现电子在其中的传输并不比在多晶纳米颗粒薄膜中快。表面缺陷是限制电子传输性能的关键因素。本项目针对影响单晶一维二氧化钛纳米线电子传输性能的表面缺陷(氧空位和钛间隙)进行研究,并在此基础上对纳米线进行表面处理,消除表面缺陷或降低缺陷密度,提高其电子传输性能。项目将通过利用X射线光电子能谱、荧光光谱等测试手段对氧空位和钛间隙分别进行表征;结合瞬态光电测试技术探究缺陷密度以及缺陷能级分布对电子传输的影响;采用腐蚀法去除表面缺陷层等思路对一维纳米线进行处理,提高电子传输性能。本项目的研究结果将使阵列单晶一维纳米结构同电子传输性能之间的构-效关系得到体现,有助于促进阵列单晶一维纳米结构材料的广泛应用及相应器件性能的提高。

结项摘要

半导体纳米光电极的结构设计和构筑对高效光电化学器件的开发有重要意义。光电极材料的电荷传输性能往往是决定其电荷收集效率以及光电性能的关键因素。本项目选择纳米二氧化钛为模型研究材料,研究了光电极的微观结构,特别是表面缺陷以及电荷在其中的传输动力学行为。探讨了光电极微观结构与电荷传输性能之间的构-效关系。通过采用强度调制光电流,光电压谱,以及荧光光谱等表征技术,首次阐明了影响单晶阵列一维金红石纳米线电荷行为的表面缺陷类型,能级分布,进一步提出了一种简单且有效降低表面缺陷密度的湿化学法,大幅提高了单晶一维金红石二氧化钛纳米阵列光电极的电荷传输性能。此外,在本项目研究的基础上,我们还设计、构筑了几种新颖的光电极结构,经过表面缺陷消除处理,发现它们均具有良好的电荷传输性能。这些研究成果对未来光电化学器件的发展将起到很大的推动作用。我们应邀在Adv. Mater.杂志上撰写了一篇综述论文,总结了我们在半导体光电极的设计及电荷传输研究方面的研究工作。在该项目的支持下,共发表和接收SCI论文9篇,其中包括Adv. Mater.,Chem. Sci.,J. Am. Chem. Soc.等具有国际影响力的高水平杂志。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Length-independent charge transport of wellseparated single-crystal TiO2 long nanowire arrays
分离良好的单晶 TiO2 长纳米线阵列的与长度无关的电荷传输
  • DOI:
    10.1039/c8sc02335b
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chem. Sci.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jie Liu;Xia Sheng;Fengying Guan;Ke Li;D;an Wang;Liping Chen;Xinjian Feng
  • 通讯作者:
    Xinjian Feng
Enhanced Photocatalytic Reaction at Air−Liquid−Solid Joint Interfaces
增强空气-液体-固体连接界面的光催化反应
  • DOI:
    10.1021/jacs.7b07187
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    J. Am. Chem. Soc.
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Xia Sheng;Zhen Liu;Ruosha Zeng;Liping Chen;Xinjian Feng;Lei Jiang
  • 通讯作者:
    Lei Jiang
Understanding and removing surface states limiting charge transport in TiO2 nanowire arrays for enhanced optoelectronic device performance
了解并消除限制 TiO2 纳米线阵列中电荷传输的表面态,以增强光电器件性能
  • DOI:
    10.1039/c5sc04076k
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Chem. Sci.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xia Sheng;Liping Chen;Tao Xu;Kai Zhu;Xinjian Feng
  • 通讯作者:
    Xinjian Feng
Rational Design of Photoelectrodes with Rapid Charge Transport for Photoelectrochemical Applications
光电化学应用中快速电荷传输光电极的合理设计
  • DOI:
    10.1002/adma.201805132
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Adv. Mater.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xia Sheng;Tao Xu;Xinjian Feng
  • 通讯作者:
    Xinjian Feng
Robust electrochemical metal oxide deposition using an electrode with a superhydrophobic surface
使用具有超疏水表面的电极进行稳健的电化学金属氧化物沉积
  • DOI:
    10.1039/c6nr07421a
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Jun Zhang;Xia Sheng;Xiqing Cheng;Liping Chen;Jian Jin;Xinjian Feng
  • 通讯作者:
    Xinjian Feng

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    2011
  • 期刊:
    2011年浙江省心电生理与起搏学术年会论文汇编
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙雅逊;蒋汝红;盛夏;樊友启;张祖文;刘强;蒋晨阳
  • 通讯作者:
    蒋晨阳

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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

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          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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