《類石墨碳量子點/TiO2的光誘導載流子遷移過程研究》是依託中國科學院理化技術研究所，由劉雲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：類石墨碳量子點/TiO2的光誘導載流子遷移過程研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉雲
- 依託單位：中國科學院理化技術研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光電轉換領域的明星- - 量子點敏化太陽電池（QDSSCs），使用的均是II-VI族和III-V族的劇毒量子點如CdS、PbS、Ag2S、CdHgTe等。巨大的環境隱患為其發展蒙上陰影。碳量子點具有吸光能力強、環境友好和光穩定好的優點。為探索碳量子點在QDSSCs中的潛力，選擇TiO2作為電子傳輸體，類石墨碳量子點作為光子捕獲模型，開展碳量子點/TiO2異質結的構建、界面結構調控及其光誘導電子轉移動力學過程研究。特別使用時間分辨光譜，結合界面結構高靈敏度探測，實現碳量子點/TiO2異質結界面結構變化尤其是異質結聯結方式、空間距離、相對能級以及TiO2晶面特徵等對其光誘導界面電子轉移動力學過程的研究，確定影響界面電子轉移速度和效率的關鍵，獲得實現界面電子高效遷移的可行途徑。項目的開展（1）為高性能碳QDSSCs的構建和性能提升提供理論指引和技術支持；（2）為碳量子點多功能材料的結構設計提供幫助。
結題摘要
光電轉換領域的明星- - 量子點敏化太陽電池(QDSSCs)，使用的均是II-VI 族和III-V 族的劇毒量子點如CdS、PbS、Ag2S、CdHgTe 等。巨大的環境隱患為其發展蒙上陰影。碳量子點具有吸光能力強、環境友好和光穩定好的優點。為探索碳量子點在QDSSCs 中的套用潛力，申請者及其研究團隊選擇TiO2 作為電子傳輸體，類石墨碳量子點作為光子捕獲模型，重點開展了高亮度類石墨碳量子點的合成、碳量子點/TiO2、碳量子點/SiO2和碳量子點/Si（Ti）O2/金屬等的複合結構構建及其光物理、光化學性能的研究。（1）發展了有機小分子的硫酸碳化合成法，通過反應參數的最佳化，實現了發光位置分別在400、460和520nm,發光位置不隨激發波長變化的類石墨碳量子點的選擇性合成；（2）建立了CSi微波輔助的碳量子點表面鈍化技術，實現了碳量子點表面的官能團選擇性反應和分子鏈長不同分子的連線,為碳量子點的表面功能化提供了可行的途徑。（3）發展了自上而下和自下而上兩種來實現碳量子點/ TiO2，碳量子點/ TiO2複合結構的構建，使複合結構的光吸收範圍從紫外延伸至可見甚至近紅外區，並提高了其光活性；（4）開展了碳/半導體以及碳量子點/半導體/金屬複合結構的構建和光譜性能研究。研究發現，與有機分子的柔性連線不同，SiOx介電層或碳-Si-O-Ti界面結構的存在可有效阻礙二者間的界面電子遷移過程。據此，設計了碳量子點/半導體/金屬複合結構，通過極少量金屬納米粒子的選擇性沉積實現了碳量子點雜化介孔SiO2微球的螢光增強，為高亮度介孔SiO2微球的結構設計和合成提供了新的思路。在上述工作的基礎上發表SCI收錄的研究論文論文4篇（SCI收錄的4篇），接受2篇，另有數篇論文正在製作，獲得授權專利一項，培養研究生1名。
