特邀学术报告(陈加藏研究员、中国科学院山西煤炭化学研究所)

发布:2018-05-08 23:02       作者:admin       浏览量:196    来源:

特邀学术报告(陈加藏研究员、中国科学院山西煤炭化学研究所)

报告题目:半导体隐性特征结构对电荷传输的作用

报告时间:5月9日10:00

报告地点:存中十楼报告厅

报告人:陈加藏研究员、中国科学院山西煤炭化学研究所

报告摘要:

半导体电极的电荷传输行为是决定半导体(光)电化学体系能量转化和利用的关键因素。电荷传输行为与能带结构、界面和掺杂等材料结构特征直接相关。然而受到材料表征手段的限制,一些隐藏于材料内部的结构信息却未能很容易的发现[1,2]。有关材料内部的界面电子散射、半导体颗粒间电荷转移和金属—半导体间界面电荷转移等电子过程与电荷传输及其能耗之间的关系尚未形成很好的认识。我们以电荷传输本身为研究手段,结合理论模拟,用电化学阻抗谱和瞬态光谱等(光)电化学方法考察材料内部的隐藏结构信息。我们发现,多年来指导材料设计(包括电极制作)的“形貌与性能之间的关系”并不真实存在[1],而与性能相关的特性则多数体现在半导体电子态方面。基于这个发现,我们通过对电荷传输行为进行细致的分析考察,结合材料本身具有的特性,提出热力学促进的一维纳米结构演变、锐钛矿表面金红石化等概念,为设计具有良好电荷传输性能的TiO2电极提供理论和技术路径,实现半导体电极中电子高速公路的桥接和围护[3],改善了半导体光电化学体系的太阳能利用效率。同时,得益于良好的界面晶格匹配,锐钛矿表面金红石化还可以增强钙钛矿太阳能电池的稳定性,为该类型光伏器件的实际应用提供了可行的途径[4]。关于金属—半导体间界面电荷转移,如碳增强的TiO2导电机制方面,我们突破当前电极设计在这一方面的模糊认识,明确提出CTiO2界面电荷转移问题的重要性,并引入热电子发射和电荷隧穿理论来指导半导体电极的设计。通过促进CTiO2界面的电荷隧穿,抑制热电子发射可以有效的降低电荷转移过程中的能耗,提高太阳能利用效率[5,6]。通过对半导体电极电荷传输行为的考察,我们提出半导体电极(材料)设计的新概念[3,5-7]

 

报告人简介:

陈加藏,20117月毕业于中国科学院山西煤炭化学研究所并获取工学博士学位。先后在中国科学院山西煤炭化学研究所、中国科学院上海硅酸盐研究所、新加坡南洋理工大学、瑞士洛桑联邦工学院从事太阳能电池之电荷传输和界面电荷转移方面的研究工作。2016年入选中科院率先行动百人计划·C,担任中国科学院山西煤炭化学研究所课题组长、研究员、博士生导师。近年来主要从事半导体电极电荷传输行为和界面电荷转移动力学信息方面的研究,为高性能光伏器件的半导体电极、光催化剂提出了若干设计方案。长期为Joule, J. Am. Chem. Soc., ACS Nano, J. Phys. Chem. A/B/C/Lett., Langmuir等重要国际刊物评审稿件。至今为止已经在Chem, J. Am. Chem. Soc., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., J. Phys. Chem. C, Appl. Catal. B, J. Mater. Chem. A等学术期刊上发表研究论文50余篇。

 

参考文献

1. Chen, J.; Yang, H. B.; Miao, J.; Wang, H.-Y.; Liu, B. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136: 15310.

2. Chen, J.; Li, B.; Zheng, J.; Jia, S.; Zhao, J.; Jing, H.; Zhu, Z. J. Phys. Chem. C 2011, 115: 7104.

3. Chen, J.; Yang, H. B.; Tao, H. B.; Zhang, L.; Miao, J.; Wang, H.-Y.; Chen, J.; Zhang, H.; Liu, B. Adv. Funct. Mater. 2016, 26: 456.

4. Luo, J.; Chen, J.; Wu, B.; Goh, T.W.; Qiao, W.; Ku, Z.; Yang, H.B.; Zhang. L.; Sum, T.C.; Liu, B. Chem 2018, 4: 911.

5. Chen, J.; Li, B.; Zheng, J.; Zhao, J.; Zhu, Z. J. Phys. Chem.C 2012, 116: 14848.

6. Chen, J.; Zhang, L.; Lam, Z.; Tao, H. B.; Zeng, Z.; Yang, H. B.; Luo, J.; Ma, L.; Li, B.; Zheng, J.; Jia, S.; Wang, Z.; Zhu, Z.; Liu, B. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138: 3183.

7. Chen, J.; Tao, H.B.; Liu, B. Adv. Funct. Mater. 2017, 7: 1700886.


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