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用于光伏和光催化应用的先进纳米材料和表征技术
Accounts of Materials Research ( IF 14.0 ) Pub Date : 2023-05-24 , DOI: 10.1021/accountsmr.3c00012
Ting Yu 1 , Wanting He 1 , Qingzhe Zhang 2 , Dongling Ma 1
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太阳能因其可再生和绿色特性,是最有希望替代传统化石燃料的能源之一,可以通过光子应用将其转化为电能和化学能。为了提高太阳能的利用效率,光伏和光催化系统等太阳能“转换器”得到了广泛的研究。值得注意的是,光吸收窄和载流子快速复合等共同问题限制了太阳能的利用。先进功能纳米材料的发展对解决这些问题起着决定性作用。例如,具有局域表面等离子体共振(LSPR)效应的等离子体纳米材料可以有效延长和增强光吸收;基于异质结和同质结的半导体可以促进电子空穴对的空间分离。因此,通过集成等离子体纳米材料并创建异质结和同质结来合理设计功能纳米材料可以放大其结构优势,从而实现最先进的光子转换性能。此外,通过先进的表征技术(例如高空间分辨率成像和 通过集成等离子体纳米材料并创建异质结和同质结来合理设计功能纳米材料可以放大其结构优势,从而实现最先进的光子转换性能。此外,通过先进的表征技术(例如高空间分辨率成像和 通过集成等离子体纳米材料并创建异质结和同质结来合理设计功能纳米材料可以放大其结构优势,从而实现最先进的光子转换性能。此外,通过先进的表征技术(例如高空间分辨率成像和就地光谱学,为优化光子应用中的先进功能材料提供了基础和坚实的基础。通过高级表征过程中的理论计算和算法驱动的数据分析,可以获得更多量化信息,以更深入地了解物理。在本报告中,我们首先总结了我们研究组在先进功能材料合理设计方面的最新工作,包括等离子体金属材料、等离子体半导体、基于二维材料的异质结和基于金属有机框架的同质结,以及它们增强光伏和光催化性能的工作机制。然后,我们展示如何利用开发的基于 X 射线、电子和光谱技术来表征元素成分,材料结构和物理化学性质,它提供了解决复杂结构和过程并了解其基础物理的有效方法。此外,我们讨论了太阳能电池和光催化中的光生载流子动力学原位和时间分辨技术,强调将这些先进技术用于特定材料。然后,我们简要介绍了我们工作中分析技术中编译的算法驱动的数据分析,以量化材料信息。最后,我们简要介绍了解决挑战和基本问题的观点以及光子应用未来发展的指导,例如高性能功能材料和先进表征技术的开发。本报告展示了针对各种光子应用的先进功能材料的合理设计和优化以及先进表征技术的正确利用的一些想法和方向,这可以为未来的研究提供指导和前景。



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更新日期:2023-05-24
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