钙钛矿/有机串联叠层光伏器件的制备及性能表征——推荐一个大学化学研究型综合实验

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作者 谭占鳌 李明华 +1 位作者 王文立 孙振宇 《大学化学》 2025年第2期312-319,共8页

钙钛矿材料具备优异光电性能和带隙可调的特性,是制备高效光伏器件的良好选择。有机太阳能电池具有溶液制备和可柔性弯折的特点,与钙钛矿太阳能电池具有相似的器件结构。构建钙钛矿/有机串联叠层可有效提升光谱利用率,突破单结器件的理... 钙钛矿材料具备优异光电性能和带隙可调的特性,是制备高效光伏器件的良好选择。有机太阳能电池具有溶液制备和可柔性弯折的特点,与钙钛矿太阳能电池具有相似的器件结构。构建钙钛矿/有机串联叠层可有效提升光谱利用率,突破单结器件的理论效率,展现出更广阔的应用潜力。本实验以串联叠层光伏器件前沿进展为出发点,推荐一个综合化学设计性实验,使本科生学习了解钙钛矿/有机叠层电池的原理及进展,并以此为基础提高其创新思维与实验实践综合能力。本实验中的串联叠层钙钛矿器件包括宽带隙钙钛矿前结子电池、中间层以及有机后结子电池,涉及了基于液相法和真空气相法的薄膜制备过程,通过扫描电子显微镜和X射线衍射表征钙钛矿薄膜的微观形貌与结晶特性,使用模拟太阳光和电学测试系统测量制备叠层器件的光电性能。本实验难度适中,涉及内容丰富,旨在让学生通过本实验去了解光伏器件的工作原理和前沿发展,提升学生对光伏电池的兴趣,并培养其科研创新及实践能力。 展开更多

关键词 钙钛矿太阳能电池 综合化学实验 叠层光伏电池 光电性能

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基于核磁共振技术测量研究锂电池正极导电浆料的分散性

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作者 周萍 栾振超 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期580-585,共6页

采用核磁共振(NMR)技术研究了不同类型导电颗粒制备的锂电池正极导电浆料。通过测量导电浆料的弛豫时间和弛豫谱,发现了在同等研磨分散条件下炭黑浆料的弛豫时间与比表面积(BET)值呈负相关性,且炭黑浆料弛豫谱为单峰结构,说明炭黑更容... 采用核磁共振(NMR)技术研究了不同类型导电颗粒制备的锂电池正极导电浆料。通过测量导电浆料的弛豫时间和弛豫谱,发现了在同等研磨分散条件下炭黑浆料的弛豫时间与比表面积(BET)值呈负相关性,且炭黑浆料弛豫谱为单峰结构,说明炭黑更容易得到分散;而碳纳米管(CNT)浆料的弛豫谱全部为多峰结构,说明CNT的分散性较差。研究结果表明,CNT浆料的固含量越大,颗粒的比表面积越大,那么弛豫谱主峰的弛豫时间就越大,主峰信号占比就越低,说明CNT在溶剂中就越容易发生纠缠和团聚。 展开更多

关键词 电学计量 导电浆料 锂电池 分散性 核磁共振 弛豫时间 弛豫谱

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可重构的图案化液滴网络

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作者 孙舒逸 史少伟 《印刷与数字媒体技术研究》 CAS 北大核心 2024年第4期288-293,共6页

近年来,基于磷脂双分子层或胶体粒子稳定的图案化液滴网络得到了广泛研究,并在分区反应和生物应用等方面引起了极大兴趣。然而,现有液滴网络的设计方案受限于复杂的制备过程和液滴尺寸。本研究利用CB[8]表面活性剂在水-油界面的组装与... 近年来,基于磷脂双分子层或胶体粒子稳定的图案化液滴网络得到了广泛研究,并在分区反应和生物应用等方面引起了极大兴趣。然而,现有液滴网络的设计方案受限于复杂的制备过程和液滴尺寸。本研究利用CB[8]表面活性剂在水-油界面的组装与堵塞相变,报道了一种多响应、内部连通且可在宏观尺度制备的图案化液滴网络。其制备过程简单快速,仅需要手动挤压即可构筑具有复杂形状的液滴网络。在此基础上,利用液滴之间的连通性可实现内部物质的传输、混合及化学反应,在微反应器、生物检测等领域具有重要的应用前景。 展开更多

关键词 液滴网络 界面组装 堵塞 主客体化学 液滴反应器

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蓝光钙钛矿发光二极管:从材料制备到器件优化 被引量：8

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作者 王志斌 朱晓东 +1 位作者 贾浩然 谭占鳌 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期879-898,共20页

金属卤化物钙钛矿材料凭借其低成本、高色彩饱和度、高荧光量子产率、可调的发光波长和溶液加工等特点,在下一代平板显示和固体照明领域极具应用前景。得益于对钙钛矿材料的设计、器件结构的优化和发光机理的深刻认识,自2014年首次观察... 金属卤化物钙钛矿材料凭借其低成本、高色彩饱和度、高荧光量子产率、可调的发光波长和溶液加工等特点,在下一代平板显示和固体照明领域极具应用前景。得益于对钙钛矿材料的设计、器件结构的优化和发光机理的深刻认识,自2014年首次观察到室温下的钙钛矿电致发光现象以来,绿光、红光和近红外钙钛矿电致发光二极管(PeLED)的外量子效率(EQE)目前已迅速突破了20%。然而,作为三基色之一的蓝光PeLED发展较为缓慢,这严重制约了全彩色PeLED的发展。最近一年来,蓝光PeLED的效率增长显著,EQE已经超过10%。本文总结了蓝光钙钛矿材料的制备和器件结构的优化,并对未来蓝光PeLED发展方向和所面临的问题进行了讨论,以期促进蓝光PeLED的发展。 展开更多

关键词 蓝光发射 钙钛矿 发光二极管 材料制备 器件优化

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氮掺杂石墨毡对水系醌基氧化还原液流电池性能的影响

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作者 张衡 夏力行 +2 位作者 姜珊 王福芝 谭占鳌 《电化学（中英文）》 CAS 北大核心 2023年第12期1-11,共11页

电极的性能是实现水系醌基氧化还原液流电池(AQRFBs)高能量效率的关键。本文采用尿素水热反应对石墨毡(GF)进行改性,同时研究了水热反应时间对氮掺杂石墨毡表面官能团和结构的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔隙度分析仪(B... 电极的性能是实现水系醌基氧化还原液流电池(AQRFBs)高能量效率的关键。本文采用尿素水热反应对石墨毡(GF)进行改性,同时研究了水热反应时间对氮掺杂石墨毡表面官能团和结构的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔隙度分析仪(BET)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对改性电极的表面形貌、比表面积、碳缺陷、元素含量和表面官能团进行了表征。然后,通过循环伏安法、电化学阻抗谱和单电池循环对改性电极的电化学性能进行了研究。结果表明,氮掺杂提高了石墨毡的比表面积、亲水性和电导率。氮掺杂石墨毡(NGFs)具有优异的电化学催化活性和较低的电荷转移电阻。与GF相比,在100 mA·cm^(-2)时,电池负极使用NGF-6电极后,醌基氧化还原液流电池的能量效率提高了8.0%。 展开更多

关键词 氮掺杂石墨毡 能量效率 水系醌基氧化还原液流电池 电荷转移电阻 亲水性

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多孔泡沫铜和硫脲协同作用构筑无枝晶锂负极 被引量：3

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作者 秦金利 任龙涛 +4 位作者 曹欣 赵亚军 许海军 刘文 孙晓明 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第1期161-170,共10页

锂金属作为下一代储能电池的理想负极材料一直受到极大的关注,然而锂枝晶的不可控生长和负极副反应带来的低库伦效率问题严重限制了锂金属电池的发展。这里,我们提出了一种多孔泡沫铜和硫脲协同作用的策略,利用硫脲分子的超填充作用实... 锂金属作为下一代储能电池的理想负极材料一直受到极大的关注,然而锂枝晶的不可控生长和负极副反应带来的低库伦效率问题严重限制了锂金属电池的发展。这里,我们提出了一种多孔泡沫铜和硫脲协同作用的策略,利用硫脲分子的超填充作用实现锂金属在多孔泡沫铜表面的均匀沉积。在电解液中添加0.02 mol·L^(-1)硫脲作为电解质添加剂,采用多孔泡沫铜的Li||Cu半电池在循环300圈以后,库伦效率仍保持在98%以上。此外,在5C的高倍率条件下,Li||Li FePO4全电池循环300圈以后仍有94%的容量保持率。本工作为锂金属负极保护提供了一种新的策略并且该策略也可以扩展到其他金属负极保护中,非常有利于下一代高能量密度储能电池的开发。 展开更多

关键词 锂金属负极 硫脲 锂枝晶 3D框架 多孔泡沫铜

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一种现场快速型HBV基因分型方法及装置 被引量：1

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作者 牛亚男 阳勇良 +6 位作者 宋浏伟 袁权 葛胜祥 闵小平 唐章宏 俞度立 邱宪波 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期764-768,共5页

介绍一种现场快速型HBV(乙型肝炎病毒)基因分型方法及装置,包括生物传感器与手持式荧光检测仪。为了提高检测灵敏度与准确性,采用荧光标记法。荧光检测仪采用简化方法来快速读取侧向流试纸上各测试线及质控线的信号幅值,基于预先建立的... 介绍一种现场快速型HBV(乙型肝炎病毒)基因分型方法及装置,包括生物传感器与手持式荧光检测仪。为了提高检测灵敏度与准确性,采用荧光标记法。荧光检测仪采用简化方法来快速读取侧向流试纸上各测试线及质控线的信号幅值,基于预先建立的HBV基因分型模式匹配模型,实现快速分型。对48份HBV血清样本进行检测,实验结果表明,基于荧光检测仪及侧向流试纸的分型检测结果与传统核酸分析方法的分型检测结果一致,分型准确率达100%。与传统方法相比,现场快速型基因分型方法及装置可降低HBV分型检测的复杂度,缩短检测时间,降低检测成本,对乙肝个体化用药与个性化治疗具有重要意义。 展开更多

关键词 HBV基因分型 侧向流试纸 荧光检测仪 现场快速检测

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理性设计核-壳Rh@沸石催化材料用于二烯烃选择加氢反应 被引量：2

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作者 张建 王亮 +3 位作者 伍芷毅 王成涛 苏泽瑞 肖丰收 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第9期18-24,共7页

不饱和烃类如二烯烃和炔烃催化转化为单烯烃是制药和有机合成领域中的重要反应。催化剂的理性设计在实现这一过程中起到关键作用,而控制二烯烃分子的吸附姿态是常用的策略。对金属纳米颗粒的定向修饰可以实现这一策略。例如,将Bi元素引... 不饱和烃类如二烯烃和炔烃催化转化为单烯烃是制药和有机合成领域中的重要反应。催化剂的理性设计在实现这一过程中起到关键作用,而控制二烯烃分子的吸附姿态是常用的策略。对金属纳米颗粒的定向修饰可以实现这一策略。例如,将Bi元素引入Rh纳米颗粒后,RhBi/SiO2在1,4-己二烯的转化率为95%时对于2-己烯的选择性达到90%,这是因为1,4-己二烯内部C=C键的吸附受到抑制。但是,这种策略却大大降低了纳米颗粒的活性,未修饰的Rh/SiO2比RhBi/SiO2的活性高了约27倍。二烯烃分子的吸附姿态也可以通过在金属纳米颗粒周围构筑多孔孔道来调控。例如,金属有机骨架(ZIF-8)或中孔二氧化硅(MCM-41)包裹的贵金属纳米颗粒对末端C=C键的加氢具有很高的选择性。然而,这些催化剂的热/水热稳定性却并不能令人满意。相比之下,沸石却具有非常高的稳定性,但却较少用于半加氢反应。我们最近发现,固定在沸石晶体(例如ZSM-5和Beta)中的金属纳米颗粒可以有效地选择加氢多取代的化合物。受这些工作的启发,我们通过转晶合成方法将Rh纳米颗粒封装在CHA沸石晶体中。这种催化剂首先是将Rh物种引入到Y沸石中(Rh@Y),然后在水热条件下将Y沸石转化为CHA沸石而合成的。XRD图谱,N2吸附等温线,SEM和TEM照片以及探针反应均表明Rh纳米颗粒是封装在CHA沸石晶体内部的。和设想的相同,Rh@CHA催化剂对二烯烃的氢化具有很高的选择性。在催化1,4-己二烯加氢反应过程中,Rh@CHA给出了86.7%的2-己烯选择性和91.2%的1,4-己二烯转化率。在同样条件下,常规方法制备的Rh纳米颗粒催化剂(Rh/CHA)的2-己烯选择性仅为37.2%。考虑到Rh@CHA和Rh/CHA具有相同的CHA沸石晶体和相似的Rh纳米颗粒尺寸,Rh@CHA催化剂的高选择性主要归因于二烯烃分子在CHA沸石的微孔孔道控制下只能以直立的姿态吸附在Rh纳米颗粒上。本文的工作表明,具有核-壳结构的沸石封装金属纳米颗粒催化剂对于催化二烯烃选择加氢具有较好的效果。 展开更多

关键词 多相催化 二烯烃加氢 铑纳米颗粒 CHA沸石 核-壳结构 转晶合成沸石

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微生物利用一碳底物生产单细胞蛋白研究进展 被引量：8

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作者 傅晓莹 乔玮博 史硕博 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1-11,共11页

世界人口的持续增长导致肉类、乳制品等高蛋白食品的需求大幅增加,给我国食品蛋白的供应带来了较大挑战。微生物能够利用二氧化碳、甲烷、甲醇等一碳化合物生产高质量的单细胞蛋白,这种新型蛋白可应用于食品工业。建立微生物蛋白绿色生... 世界人口的持续增长导致肉类、乳制品等高蛋白食品的需求大幅增加,给我国食品蛋白的供应带来了较大挑战。微生物能够利用二氧化碳、甲烷、甲醇等一碳化合物生产高质量的单细胞蛋白,这种新型蛋白可应用于食品工业。建立微生物蛋白绿色生物制造的食品蛋白生产体系,对保障国家食物蛋白供给安全十分重要。此外,微生物转化一碳化合物制备单细胞蛋白的过程还可以减少碳排放、缓解温室效应,实现可持续发展。本文主要总结微生物单细胞蛋白在食品工业中的应用;论述近年来微生物利用一碳化合物高效生产单细胞蛋白的研究进展;阐述天然一碳利用微生物的代谢网络机制以及改造前景;展望了利用合成生物学改造微生物从一碳底物生产单细胞蛋白的前景,旨在为微生物单细胞蛋白的商业化生产提供思路。 展开更多

关键词 单细胞蛋白 一碳化合物 微生物工程

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基于动态共价化学树脂及复合材料的研究进展 被引量：5

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作者 高亮 霍红宇 +2 位作者 周典瑞 张宝艳 胡君 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期68-75,共8页

树脂基复合材料在航空航天等关键领域应用广泛,其用量已成为衡量装备先进性的重要标志。热固性树脂基复合材料难以反复加工和降解回收;热塑性树脂基复合材料成型温度高、工艺性差。基于动态共价化学的新型树脂可解决热固性和热塑性存在... 树脂基复合材料在航空航天等关键领域应用广泛,其用量已成为衡量装备先进性的重要标志。热固性树脂基复合材料难以反复加工和降解回收;热塑性树脂基复合材料成型温度高、工艺性差。基于动态共价化学的新型树脂可解决热固性和热塑性存在的上述问题,使树脂基复合材料实现颠覆性发展成为可能。本文概述了动态共价化学和共价自适应网络的基本原理,介绍了近年来动态共价化学在树脂基复合材料领域的主要研究工作,突出了基于动态共价化学的树脂基复合材料在可重塑、易回收、自修复以及智能驱动等方面的性能优势。最后对新型树脂基复合材料的发展提出建议,重点在于完善键交换反应机理和松弛模型;开发更多高性能、商业化体系;基于动态共价化学树脂,发展树脂基复合材料成型、连接、修补、回收技术,推进应用。 展开更多

关键词 动态共价化学 共价自适应网络 树脂基复合材料 自修复 智能驱动

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非铅金属卤化物类钙钛矿发光材料研究进展 被引量：3

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作者 韩冰 庆轶朝 +1 位作者 周志明 谭占鳌 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1344-1368,共25页

铅基卤化物钙钛矿发光材料因具有荧光量子产率高、发射光谱窄、发射波长可调等优异性能优势而备受关注。但金属铅的毒性和钙钛矿的稳定性是其未来在显示与照明领域实际应用中需要解决的问题。因此,探索与铅基卤化物钙钛矿光电性质相当... 铅基卤化物钙钛矿发光材料因具有荧光量子产率高、发射光谱窄、发射波长可调等优异性能优势而备受关注。但金属铅的毒性和钙钛矿的稳定性是其未来在显示与照明领域实际应用中需要解决的问题。因此,探索与铅基卤化物钙钛矿光电性质相当、但更绿色环保的非铅金属卤化物类钙钛矿发光材料是势在必行的趋势。近年来,非铅金属卤化物类钙钛矿发光材料的研究取得了显著进展。本文总结了非铅金属卤化物类钙钛矿材料的晶体结构、制备方法和发光机理。归纳了影响非铅金属卤化物类钙钛矿光电性能的因素,并列举了在光致和电致发光器件领域的应用。最后,就如何进一步提升非铅金属卤化物钙钛矿发光材料的性能做了总结和展望。 展开更多

关键词 金属卤化物 类钙钛矿材料 发光材料 电致发光器件 光致发光器件

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光响应性阳离子表面活性剂PCDA-C6-NH3+的合成及其对液滴蒸发行为的调控 被引量：1

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作者 张浩 胡君 《农药学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期265-269,共5页

农药的有效利用与农药液滴在植物叶片上的蒸发过程息息相关。传统表面活性剂虽然可以改变液滴的蒸发模式或速率,但并不能根据外界环境变化对蒸发过程进行主动调节。为实现"自主调控"农药液滴蒸发的目的,本文设计合成了一种含... 农药的有效利用与农药液滴在植物叶片上的蒸发过程息息相关。传统表面活性剂虽然可以改变液滴的蒸发模式或速率,但并不能根据外界环境变化对蒸发过程进行主动调节。为实现"自主调控"农药液滴蒸发的目的,本文设计合成了一种含丁二炔官能团的光响应性阳离子表面活性剂(PCDA-C6-NH3+),利用紫外光刺激改变其在液滴中的聚集状态,调控液滴的蒸发过程。该表面活性剂以10,12-二十五碳二炔酸(PCDA)作为骨架,通过酰胺化反应引入末端氨基并质子化后得到。采用紫外-可见光谱研究了PCDA-C6-NH3+的拓扑化学聚合反应,并利用静态表面张力和动态接触角分析了其紫外光照前后的表面活性和蒸发行为。该研究为实现液滴"自主调控"蒸发过程提供了一种新思路,对提高农药利用率具有重要意义。 展开更多

关键词 光响应 阳离子表面活性剂 液滴蒸发 丁二炔 PCDA-C6-NH3+ 农药利用率

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基于RPA-CRISPR/Cas12a技术快速检测犬猫皮肤癣菌方法的建立

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作者 郜平平 付金玉 +3 位作者 王丽仰 史硕博 张跃平 张迪 《畜牧兽医学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4702-4711,共10页

旨在建立重组酶聚合酶扩增技术(recombinase polymerase amplification,RPA)结合CRISPR/Cas12a技术的荧光检测方法,以快速、灵敏、可视化检测犬猫皮肤癣菌。以犬小孢子菌、石膏样小孢子菌及须毛癣菌为研究对象,针对真菌内转录间隔区,设... 旨在建立重组酶聚合酶扩增技术(recombinase polymerase amplification,RPA)结合CRISPR/Cas12a技术的荧光检测方法,以快速、灵敏、可视化检测犬猫皮肤癣菌。以犬小孢子菌、石膏样小孢子菌及须毛癣菌为研究对象,针对真菌内转录间隔区,设计并合成特异性RPA引物和CRISPR RNA(crRNA),建立可同时或分别检测上述皮肤癣菌的荧光检测方法,并评价其检测灵敏度,通过检测临床样本评价本检测方法的敏感性和特异性。结果表明:RPA-CRISPR/Cas12a在37℃、总反应时间30 min的条件下,对三种皮肤癣菌的检测灵敏度可低至单拷贝。对24份临床样本进行检测,以真菌培养和菌落测序结果作为标准,使用可同时识别犬小孢子菌、石膏样小孢子菌及须毛癣菌的皮肤癣菌crRNA(dermatophyte crRNA,crRNA-DM)和可特异性识别犬小孢子菌的犬小孢子菌crRNA(Microsporum canis crRNA,crRNA-Mc)参与RPA-CRISPR/Cas12a反应时,敏感性和特异性均为100%。RPA-CRISPR/Cas12a技术可同时和分别检测犬小孢子菌、石膏样小孢子菌及须毛癣菌,所需时间短,结果可视化,敏感性和特异性高,无需昂贵仪器,适合临床快速诊断。 展开更多

关键词 RPA CRISPR/Cas12a 犬猫皮肤癣菌 快速检测

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高效铅基绿光钙钛矿发光二极管研究进展:材料合成与器件性能优化

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作者 马培金 赵彪 谭占鳌 《发光学报》 2025年第6期1014-1036,共23页

随着新型显示与照明技术的快速发展,对高效、稳定的绿光发光器件的需求日益增加。钙钛矿发光二极管(PeLEDs)具有发光效率高、制备成本低、色纯度高等优势,在光电显示及照明领域展现出巨大的应用潜力。绿光作为光谱中人眼最敏感的波段,... 随着新型显示与照明技术的快速发展,对高效、稳定的绿光发光器件的需求日益增加。钙钛矿发光二极管(PeLEDs)具有发光效率高、制备成本低、色纯度高等优势,在光电显示及照明领域展现出巨大的应用潜力。绿光作为光谱中人眼最敏感的波段,近年来基于绿光发射的钙钛矿材料及器件引起了广泛关注,并取得显著进展。本文从材料合成与器件优化的角度出发,概述了不同维度的钙钛矿材料的晶体结构及其制备方法,总结了目前实现高性能绿光PeLEDs的多种器件优化策略。最后,探讨了绿光PeLEDs当前的挑战和未来的发展前景。 展开更多

关键词 绿光钙钛矿 发光二极管 材料合成 器件优化

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