近期，南(nan)方(fang)科技大學(xue)理學(xue)院(yuan)副院(yuan)長、化(hua)學(xue)系教授許宗祥團隊在鈣鈦礦(kuang)領域取(qu)得一研究進展，與合作者在化(hua)學(xue)和材料、能(neng)源領域高水平期刊Nature Communications發表論文(wen)。

鈣鈦礦光(guang)(guang)伏技(ji)(ji)術以其高效率、低(di)(di)成(cheng)本和優異的(de)光(guang)(guang)吸收(shou)特性，在(zai)光(guang)(guang)伏領域(yu)取得了顯著(zhu)成(cheng)果。超級電容器作為(wei)一(yi)種新型能(neng)(neng)量存儲設備，具有(you)充放電速度快、循環(huan)壽(shou)命長、環(huan)保等優點(dian)，廣泛應用(yong)于能(neng)(neng)源(yuan)存儲與轉換(huan)領域(yu)。電催化(hua)產氨(an)技(ji)(ji)術則(ze)是(shi)一(yi)種綠色(se)、可持續(xu)的(de)氨(an)合成(cheng)方(fang)法，有(you)望替代傳(chuan)統的(de)哈柏-博(bo)世(shi)法，為(wei)化(hua)肥(fei)產業(ye)提(ti)供清潔能(neng)(neng)源(yuan)解決方(fang)案。這三種新能(neng)(neng)源(yuan)技(ji)(ji)術在(zai)提(ti)高能(neng)(neng)源(yuan)利用(yong)效率、降低(di)(di)環(huan)境污染和促進(jin)可持續(xu)發(fa)展(zhan)方(fang)面具有(you)重要意義(yi)。

許宗祥課(ke)題(ti)組在近期(qi)研究工作中(zhong)已設計(ji)、開發(fa)多個新型自組裝(SAM)空(kong)穴傳輸(shu)材(cai)料(liao)(liao)(liao)并(bing)有(you)效(xiao)(xiao)提升鈣(gai)鈦(tai)礦光(guang)(guang)伏(fu)器(qi)件(jian)效(xiao)(xiao)率和(he)穩(wen)定(ding)性。進(jin)一(yi)步(bu)尋(xun)找新的(de)(de)(de)(de) SAMs 設計(ji)方法(fa)是鈣(gai)鈦(tai)礦光(guang)(guang)伏(fu)領(ling)域的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要課(ke)題(ti)。近日，該(gai)課(ke)題(ti)組及合(he)作團隊報道了(le)一(yi)種SAM空(kong)穴傳輸(shu)材(cai)料(liao)(liao)(liao)Bz-PhpPACz，該(gai)材(cai)料(liao)(liao)(liao)分子(zi)(zi)結(jie)構(gou)包含 π-擴展(zhan)咔(ka)唑、亞苯基和(he)磷(lin)酸(suan)基團，分別作為端(duan)基、連接(jie)基和(he)錨定(ding)基團。這(zhe)(zhe)種π-擴展(zhan)的(de)(de)(de)(de)共軛體(ti)系(xi)加強了(le)SAM分子(zi)(zi)間的(de)(de)(de)(de)π-π相互作用，從而(er)促(cu)進(jin)了(le)Bz-PhpPACz分子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)自組裝過程，形成了(le)具(ju)有(you)親水表(biao)面的(de)(de)(de)(de)有(you)序雙層結(jie)構(gou)。這(zhe)(zhe)一(yi)結(jie)構(gou)有(you)效(xiao)(xiao)地(di)鈍化了(le)鈣(gai)鈦(tai)礦器(qi)件(jian)底(di)部(bu)的(de)(de)(de)(de)界(jie)面缺陷，并(bing)顯著提高了(le)界(jie)面的(de)(de)(de)(de)電荷提取(qu)與傳輸(shu)效(xiao)(xiao)率。在小面積(0.0715cm2)的(de)(de)(de)(de)器(qi)件(jian)中(zhong)，效(xiao)(xiao)率達(da)到(dao)了(le)26.46%(認(ren)證(zheng)效(xiao)(xiao)率26.39%)，并(bing)表(biao)現出(chu)卓越(yue)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性。同時，在1cm2的(de)(de)(de)(de)大面積器(qi)件(jian)中(zhong)，效(xiao)(xiao)率亦達(da)到(dao)了(le)25.57% (認(ren)證(zheng)效(xiao)(xiao)率25.21%)，小組件(jian)效(xiao)(xiao)率達(da)到(dao)22%以上，進(jin)一(yi)步(bu)證(zheng)實了(le)該(gai)材(cai)料(liao)(liao)(liao)在鈣(gai)鈦(tai)礦光(guang)(guang)伏(fu)領(ling)域中(zhong)的(de)(de)(de)(de)應用潛力。

圖 1. Bz-PhpPACz結構及鈣鈦(tai)礦器件性能

相關研(yan)究成果在Nature Communications上發表，許宗祥課題組原南科大-哈工大聯培博士(shi)(shi)生(sheng)曲歌平、碩士(shi)(shi)生(sheng)張樂(le)天(tian)，原南科大博士(shi)(shi)生(sheng)喬穎為該論(lun)文的共(gong)同第一作者(zhe)，共(gong)同通訊作者(zhe)包括香(xiang)港城(cheng)市大學教授任(ren)廣禹(yu)、南科大副教授陳熹翰和許宗祥。