聚合物太阳能电池(PSC)因其机械柔性、重量轻和大规模卷对卷制造等优势,作为一种有希望的可再生能源技术而备受关注。近年来,PSC 取得了长足的进步,这得益于新型光伏材料的开发和活性层形貌的调节。到目前为止,使用 p 型聚合物作为供体和 n 型小分子作为受体的 PSC 的光电转换效率(PCE)已超过 19%。其中,全 PSC 因其更高的热稳定性和机械柔性而被视为最有希望实现商业应用的候选材料之一。随着人们对聚合物受体材料的设计和合成投入巨大努力,包括苝二酰亚胺 (PDI)、萘二酰亚胺 (NDI)、B ← N- 桥联吡啶聚合物和聚合小分子受体 (PSMA),光伏性能得到了显着提高,PCE 超过 18%。与 PDI、NDI 和 B ← N 型聚合物受体相比,PSMA 因其吸收范围更广、吸收系数更强而受到更多关注。为了进一步提高全 PSC 的 PCE,合成高性能聚合物受体和精细调节活性层形貌至关重要。由于 Y 系列 SMA 在 PSC 中的巨大成功,一种广泛使用的合成聚合物受体的方法是聚合 Y 系列 SMA(图 1)。Wang 等人。 (2020) 报道了一种以 Y5-C20 为结构单元、噻吩为桥联单元的 PYT 窄带隙 PMSA,并详细研究了不同分子量对 PYT 光电性能和活性层形貌的影响。结果表明,中等分子量的 PYT 与 PM6 表现出合适的混溶性,有利于获得更均衡的载流子迁移率、更强的分子间聚集性、更有序的特性、更高的电荷传输能力和更少的能量损失,与低分子量和高分子量的 PYT 相比,其光伏性能提高了 13.44%。此外,当在分子主链上采用三种不同功能单元的无规共聚时,可以通过改变不同部分的摩尔比来轻松调节所得聚合物的能级和吸收光谱等光电性能。基于这一策略,Du 等人(2020) 通过随机共聚 3-乙基酯噻吩 (ET) 与 A-DA ' DA 型 SMA 单元 (TPBT-Br) 和噻吩桥联单元,合成了一系列三元共聚物 PMSAs PTPBT-ET xs。研究发现
: 对于经济有效地驱动OER,研制出耐用的电催化剂至关重要。[5–9] 为了应对这一挑战,最近,基于非贵重过渡金属(TM:Fe、Co、Ni、Mn)的金属间化合物由于其低电阻率、可调的成分和独特的晶体结构而受到了特别的关注。[10–15] 目前对基于金属间化合物的OER电催化剂的研究集中在合金化TM和准金属(例如,B、Si、Ge、As)或贫金属(例如,Al、Ga、Sn、Bi)。[16–25] 在这些金属间化合物中,TM物质严格地原位转化为活性TM(氧)氢氧化物,而非金属在碱性OER过程中大部分从结构中浸出,导致活性纳米域的形成,从而增强催化活性。 [17,18] 此外,在大多数情况下,虽然块体金属间化合物的表面会经历重构,但其内部仍能很好地保留,从而形成具有高导电性的独特核壳结构。[21] 另外,金属间化合物也可以根据结构中非金属的尺寸和类型在施加的OER电位下完全转变,形成多孔的块体活性催化剂。[15] 尽管已经取得了令人瞩目的进展,但块体金属间化合物的转变速度比块体金属间化合物快得多。
使用可再生电力将二氧化碳/一氧化碳升级为多碳 C 2 + 产品,为更可持续的燃料和化学品生产提供了一种途径。醋酸盐是最具吸引力的产品之一,其有利可图的电合成需要效率更高的催化剂。本文报道了一种配位聚合物 (CP) 催化剂,该催化剂由通过 Cu(I)-咪唑配位键连接的 Cu(I) 和苯并咪唑单元组成,可在流动池中以 400 mA cm − 2 的电流密度将 CO 选择性还原为醋酸盐,相对于可逆氢电极,在 − 0.59 伏时法拉第效率为 61%。该催化剂集成在基于阳离子交换膜的膜电极组件中,可实现 190 小时的稳定醋酸盐电合成,同时实现从阴极液体流中直接收集浓缩醋酸盐(3.3 摩尔),CO 到醋酸盐转化的平均单程利用率为 50%,在电流密度为 250 mA cm − 2 时醋酸盐全电池平均能量效率为 15%。
有限的能源来源并将有害气体释放到二氧化碳和甲烷等大气中,是全球变暖和地球温度的年度升高的主要原因。过多的全球变暖正在打扰整个生态系统:海洋生物,野生动植物,人类等。由于冰川,海冰和极地冰盖的融化,世界海洋和海洋中的水量正在上升。极端挫折可能是由于极端天气造成的。除了房屋的上升和客户保险费用外,食品和能源价格还在上升。包括不断下降的旅游业和工业生产能力,能源,食物和水需求,灾难清理和边境紧张局势的因素对政府以及我们的经济产生了影响。1 - 3这已经引发了可再生和生态适当能源的大量研究。有效的储能系统,以使新的可持续能源有效地使用。通过提供可持续的电源和燃料多样性,可再生能源可改善能源安全,降低燃油泄漏的可能性,并减少对进口燃料的需求。使用这些绿色能源来保护国家的自然资源。可以通过存储来减少需求,并且可以节省任何成本,并将其传递给消费者。能源存储可以帮助满足人口稠密的地方的峰值能量需求,从而减少电网负载和价格上涨。4,5
pyrochlore氧化物由于其阳离子电荷和阴离子缺乏效率而被认为是各种电化学应用的活性候选物。同时,pyrochlore的阳离子取代是改善电极材料催化活性的关键参数。在此背景下,本文旨在合成二氧化甲氧化物氧化物氧化物氧化物纳米颗粒(BI 0.6 y 1.4 SN 2 O 7; byso nps),并构建抗抗毒性氯丙嗪(CHPMZ)的电化学传感器。通过共沉淀技术进行催化剂,然后进行热处理。分析方法,例如P-XRD,FT-IR,TGA和XPS,确认了Bi3þ的成功取代。通过Fe-SEM和TEM技术分析了准备的催化剂的形态,这表明纳米颗粒的大小为⁓20E 30 nm。从CV结果中,阳离子的取代增强了CHPMZ的电催化氧化,这是由于固有活性增强而具有较大大小阳离子的替代性和pyrochlore结构的阴离子缺乏效率。此外,计算出BYSO/SPCE上CHPMZ的异质速率常数为4.49 10 3 cm/s,这表明BYSO/SPCE上CHPMZ的氧化是准可逆的。用BYSO NPS修饰的电极显示较宽的线性范围(0.01 E 58.41 m m,78.41 E 1158 m m),高灵敏度(1.03 m A/ m m/ cm/ cm 2),低检测极限为3 nm。修改的电极显示出良好的选择性,可重复性和良好的稳定性,可检测CHPMZ。©2022 Elsevier Ltd.保留所有权利。此外,构造的传感器在人类血清和尿液样品中恢复良好的实践分析中显示出令人鼓舞的结果。
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全球能源需求不断增长及其相关的温室气体排放所造成的能源危机促使人们迫切需要控制和减轻大气中的二氧化碳水平。利用二氧化碳作为碳库生产增值产品是循环经济的基石。在二氧化碳利用策略中,通过电化学还原二氧化碳转化为燃料和化学品由于其多功能性和最终产品的灵活性而蓬勃发展。尽管 C 2 和 C 2 + 化合物在化学和经济上是更具吸引力的目标,需要先进的催化材料,但其中大多数研究都集中在 C 1 产品上。尽管 C 2 + 产品的形成途径复杂,但它们的多种多样的应用促使人们寻找合适的电催化剂。在这篇综述中,我们全面收集和分析了 C 2 + 产品方面的进展,不仅考虑了催化剂设计和电化学特性,还考虑了技术经济方面,以设想最有利可图的方案。这项最先进的分析表明,将 CO2 电化学还原为 C2 产品将在化学工业脱碳中发挥关键作用,为低碳未来铺平道路。
氧析出反应 (OER) 是所有使用水作为氢源的反应(如氢析出和电化学 CO 2 还原)的关键元素,而提供 OER 电催化剂上高活性位点的新型设计原理突破了它们实际应用的极限。本文证明了金簇负载在单层剥离层状双氢氧化物 (ULDH) 电催化剂上用于 OER 以在金簇和 ULDH 之间制造异质界面作为活性位点,同时伴随着活性位点氧化态的调节和界面直接 O O 偶联(“界面 DOOC”)。负载金簇的 ULDH 对 OER 表现出优异的活性,在 10 mA cm −2 时的过电位为 189 mV。 X射线吸收精细结构测量表明,从金团簇到超低分子量聚乙烯的电荷转移改变了三价金属离子的氧化态,而这些离子可以作为超低分子量聚乙烯上的活性位点。本研究采用高灵敏度的反射吸收红外光谱和调制激发光谱以及密度泛函理论计算相结合的光谱技术,表明金团簇和超低分子量聚乙烯界面处的活性位点通过界面DOOC促进了一种新的OER机制,从而实现了优异的催化性能。
随着全球气温升高和温室气体排放增加,多数工业过程都致力于实现碳中和。然而,有一个过程的碳足迹极高,占全球二氧化碳排放量的 6% 并消耗全球能源的约 1-2%1,那就是哈伯-博世法 2 氨合成过程。氨是农业、各类工业和能源应用中不可替代的前体3,4,迫切需要通过光催化、电催化或光电催化途径开发更绿色的 NH 3 合成技术以满足当前需求。5,6 实现氨经济的最佳目标是开发一种像固氮酶一样在环境条件下将 N 2 还原为 NH 3 的催化剂。电催化固氮途径由于其效率和环境友好性而成为有吸引力的替代方案。 7,8 然而,由于 N2 是一种高度稳定的分子,其 N–N 三键能量为 940 kJ mol 1,因此与电催化氮还原反应 (NRR) 相关的动力学较慢,法拉第效率较低。7