卤化物

目前，美国能源部有关金属卤化物灯的最低能源效率标准(MEPS)要求和测试程序要求还正在制定当中。金属卤化物灯的能效要求主要体现在能源之星规范中。　　有关金属卤化物灯的能源之星规范主要是2011年7月5日发布的灯具能源之星规范V1.1版。该规范取代了原来4.2版的住宅照明设备和1.3版的固态照明灯具的能源之星规范，并于2011年4月1日开始生效。　　根据灯具能源之星规范V1.1版的规定，金属卤化物灯在2013年9月1日之前，每个灯-镇流器系统的初始光效应大于等于65 lm/W，2013年9月1日后，每个灯-镇流器系统的初始光效应大于等于70 lm/W。同时，每个灯-镇流器系统应能提供最小800 lm的初始光输出。　　金属卤化物灯的光效和光输出按照IES LM-51-11进行测试。　　2013年8月20日，能源部发布了有关金属卤化物灯具的节能标准的技术规则提案(78 FR 51463)。2013年9月27日，美国能源部将就金属卤化物灯的MEPS标准举行公共会议并征集公众意见。意见征询的截止日期为2013年10月21日。能源部在一份技术规则提案中称，用于室内外的400W的金属卤化物灯具的平均寿命周期可节约的成本约为30美元 1000W的金属卤钨灯具可节约的寿命周期成本约为400-500美元。根据能源部的估算，在30年间，设立的金属卤化物灯的MEPS标准将节约0.80-1.1夸特的能源。同时，MEPS标准还将减少4900-6500万公吨的二氧化碳、21.4-28.9万吨甲烷、890-3000吨一氧化二氮、6.5-8.7万吨二氧化硫、6.6-9.0万吨氧化氮和0.11-0.15吨水银的排放。　　详情参见：http://www.gpo.gov/fdsys/granule/FR-2013-08-20/2013-20006/content-detail.html

印度理工学院甘地纳加尔校区（IIT Gandhinagar）的Rupak Banerjee教授带领Tufan Paul组成的研究团队，于2023年7月13日在ACS Appl. Mater. Interfaces上发表了一项最新研究成果。该研究的主要目标是开发一种无铅的有机-无机卤化物钙钛矿材料，用于生物力学能量收集和压力感应应用。传统的有机-无机卤化物钙钛矿材料，如CH3NH3PbI3，具有优异的光电性能，但也存在长期稳定性差和铅污染的问题。因此，该团队探索了Cs2SnX6（X = Cl、Br和I）化合物作为一种环境友好和可持续的替代方案。这些化合物不含铅，并具有良好的环境稳定性和光电性能。此外，它们还可以与压电聚合物聚偏氟乙烯（PVDF）结合，制备自供电的压电纳米发电器（PENGs）。该研究使用了Enlitech的QE-R量子效率测量系统，进行了紫外可见反射光谱响应测量，QE-R量子效率系统可提供各种太阳能电池精准的EQE检测数据。搭配光焱（Enlitech）配套开发的自动化检查软件，使其IPCE、IQE和光谱响应数据的检测准确快速，QE-R量子效率光学仪的检测量子效率结果被高影响因子期刊广泛采用和引用。Rupak Banerjee教授团队使用溶剂热法合成了Cs2SnX6纳米结构，并与PVDF混合制成复合薄膜。他们发现，Cs2SnX6的加入可以增强PVDF中的电活性相，从而提高复合薄膜的压电性能。他们还使用第一原理密度泛函理论（DFT）计算来分析Cs2SnX6和PVDF之间的界面作用，揭示了钙钛矿和PVDF之间存在物理吸附作用，导致压电反应增强的机制。他们系统地改变了无机Cs2SnX6钙钛矿中的卤素离子，并研究了相应的PENGs的压电行为。此外，他们还测量了这些卤素钙钛矿基混合物的介电性质、压电反应幅度、压电输出信号和充电容量。在众多制备的薄膜中，最优化的Cs2SnI6_PVDF薄膜表现出最高的压电系数（d33）值，约为200 pm V–1，并且从压电力显微镜和极化滞回曲线测量中得到了约0.74 μC cm–2的剩余极化。最优化的Cs2SnI6_PVDF基设备在受到周期性垂直压缩时产生了约167 V的瞬时输出电压，约5.0 μA的电流和约835 μW的功率。该设备的输出电压用于对一个10 μF的电容器充电，充到2.2 V后，可以驱动一些商业LED。除了用作压力传感器，该设备还用于监测人体生理活动。该设备在环境中展示了出色的操作耐久性，证明了它在机械能量收集和压力感应应用方面的卓越潜力。这项研究为开发无铅卤化物钙钛矿材料提供了一种新的思路，并为利用生物力学能量驱动可穿戴设备和自供电系统提供了一种有效的方法。该研究团队表示，他们将继续优化这些材料和设备的性能，并探索更多的应用场景。

本文授权转载自公众号“研之成理”，原作者邹勃教授课题组今天非常荣幸邀请到吉林大学王凯、邹勃教授课题组来对他们新发表在Advanced Science上的文章进行解析。本文由作者张龙倾情打造，内容非常翔实，推荐大家细细品味！在此，感谢王凯、邹勃教授和张龙的大力支持和无私分享。金属卤化物钙钛矿作为一类新型的半导体材料具有许多优异的光电特性：可调的带隙宽度、高效光捕获能力、宽吸收光谱、高光致荧光量子效率等，因而获得了广泛的研究兴趣和美好的光伏、LED应用前景。短短的几年内，钙钛矿太阳能电池的能量转化效率从初的3.8%快速地增加到了当前的23.2%，薄膜的荧光量子效率也已达到70%，因此其已经成为当今能源材料领域具潜力的和竞争力的一枚新星。压力是独立于温度、化学组分的第三个物理学参量，可以非常有效地使原子间距离缩短、相邻电子的轨道重叠增加，进而改变物质的晶体结构、电子结构和分子间的相互作用，使之达到高压平衡态，形成全新的物质状态。研究发现，对金属卤素钙钛矿材料进行的高压研究证实体积压缩可以有效地调控晶体结构和电子状态，同时还能够发现新奇的结构和性质（例如：我们近报道的压力诱导Cs3Bi2I9金属化在大约28 GPa，Angew. Chem. Int. Ed. 57 (2018),11213；Cs4PbBr6在大约3 GPa压力诱导发光，Nature Commun. 9 (2018), 4506；CsPbBr3高压下结构相变和带隙调控，J.Am. Chem. Soc. 139 (2017), 10087），为合成常规条件无法得到的新型功能材料提供了重要源泉。近几年，人们发现了几种二维的白光发射的钙钛矿材料，从而发展出了一个新兴的光电材料领域。不同源于自由激子复合的窄发射，研究表明白光宽发射主要归因于激子自陷。这种白光宽发射常见于二维的层状的Pb-Br或Pb-Cl钙钛矿。由于大体积的有机分子的存在，从而导致层状的无机骨架发生扭曲。激子和扭曲的无机晶格产生强的耦合，从而形成处于不同能级的稳定的自陷激子。在常温常压下，二维的(PEA)2PbCl4(PEA+= C6H5C2H4NH3+)表现出宽的白光发射由于激子自陷的存在。然而，二维的(PEA)2PbBr4只表现出了源于自由激子的窄发射，尽管它们拥有相同的结构。我们课题组设想能否通过晶格收缩提高Pb-Br无机骨架的扭曲，提高激子-晶格耦合形成稳定的自陷激子，从而激活(PEA)2PbBr4的宽发射？另外通过减小原子间的距离，可以提高原子间的轨道耦合，实现带隙窄化，促进其在光伏领域的应用。因此我们对其实施了高压光学和结构研究，来证实我们的合理预测。我们通过高压技术调控了二维金属卤化物钙钛矿的光学性质和结构，观察到了我们初设想的宽发射现象。这一研究结果扩展了人们对二维钙钛矿材料的认识，证实了其性质存在强的调控性以及深入探索的必要性和潜力，为合理设计和开发高性能的宽发射二维金属卤化物钙钛矿光电材料提供了一种新的策略。首先，我们研究了(PEA)2PbBr4的高压光致发光性质（Figure 1）。随着压力的增加，窄的自由激子发射逐渐地减弱。当压力增加到约5 GPa 时，出现了处于可见区的宽发射，且伴有大的斯托克斯移动。这是典型的自陷激子发射特征。这种压力诱导的宽发射现象初步证实了我们开始的推测。Figure 1. Emission property and broadband emission mechanism. a) PL spectra of (PEA)2PbBr4as a function of pressure at room temperature. The illustrations are PL micrographs upon compression. b) Pressure-induced PL intensity evolution of(PEA)2PbBr4. c) Schematic illustrations of emission evolutions upon compression. Ground state (GS), free-carrier state (FC), free-exciton state (FE), and various self-trapped exciton state (STE).在12 GPa以前，(PEA)2PbBr4的带隙持续地窄化，窄化了大约0.5 eV, 从而对应着更宽的光子吸收范围（Figure 2）。随着压力的进一步增加，我们观察到了带隙的蓝移和再次红移。材料的压致变色也体现出了其电子结构的变化。这一结果证实了压力对这种材料具有显著的带隙调控性。Figure 2. (a) Optical absorption spectra of (PEA)2PbBr4 under high pressure. (b) Optical micrograph of (PEA)2PbBr4 in a DAC upon compression. (c) Band gap evolutions of (PEA)2PbBr4 under high pressure. The illustration shows selected band gap Tauc plots for (PEA)2PbBr4 at 1 atm. 结构分析表明，随着压力的增加，Pb-Br无机骨架的扭曲是逐渐加剧的。无机骨架较大的扭曲，提高了激子-晶格耦合，从而形成了稳定的自陷激子，终导致宽发射的出现。Figure 3. Schematic diagram of Pb-Brinorganic layer distortion in (PEA)2PbBr4 upon compression. Gray ball: Pb, green ball: Br.邹勃，吉林大学教授、博士生导师，教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者。主要研究方向为高压化学和高压物理。已在Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed, J. Am. Chem.Soc., Adv. Mater.等国际期刊(SCI)发表研究论文270余篇。王凯，吉林大学副教授、博士生导师。师从邹广田院士和邹勃教授，研究方向为高压化学和高压物理，主持自然科学基金委面上项目和青年基金等多个科研项目。已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed, Adv. Sci.等国际期刊(SCI)发表研究论文百余篇。免责说明HORIBA Scientific公众号所发布内容（含图片）来源于文章原创作者提供或互联网转载。文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有，HORIBA Scientific 发布及转载目的在于传递更多信息及用于网络分享，供读者自行参考及评述。如果您认为本文存在侵权之处，请与我们取得联系，我们会及进行处理。HORIBA Scientific 力求数据严谨准确，如有任何失误失实，敬请读者不吝赐教批评指正。我们也热忱欢迎您投稿并发表您的观点和见解。HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术，HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

近日，欧洲议会对RoHS的改写发表意见，表示不会同意议员Jill Evans的建议，即禁止所有的溴化和氯化阻燃剂、聚氯乙烯(PVC)、氯化增塑剂和三种邻苯二甲酸盐：邻苯二甲酸二己酯(DEHP), 邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)。　　议会环境委员会将于下周对欧盟委员会关于修改电器和电子设备有害物质限制的指令(RoHS)进行投票表决。　　虽然看起来卤化物质和邻苯二甲酸盐能够不被列入禁止名单中，但是委员会可能会在禁止名单中增加纳米银(nanosilver)和多壁式奈米碳管(multi-walled carbon nanotubes)。　　在现有指令下，汞、铅、镉、六价铬、溴化阻燃剂家族中的邻苯二甲酸丁苄酯和多溴二苯醚仍然是被禁止的。　　第二组物质中的砷化合物、铍及其化合物、三氧化二锑、三氧化二砷、双酚A、有机氯、阻燃剂等则可能不被列入优先名单中，而是列入新的附件三中。　　欧洲化学工业理事会(CEFIC)同时还持续关注新的立法中出现的纳米材料，并表示REACH中已包含该内容。欧盟委员会还要求经营者在电子和电气设备中使用纳米材料的声明，基于环境和人体健康，需要提供所有相关材料。欧盟委员会也将发出在这些设备中的纳米材料的安全评估和调查结果并提交议会和理事会。经营者需在设备上标注“可能对消费者有暴露风险”(that could lead to exposure of consumers)的标签。　　委员会将于6月2号进行投票是否对RoHS指令进行改写。

2013年6月4日消息，加拿大环境和卫生部发布了1,1-二氯乙烯(1,1-dichloroethene)和1,2-二溴乙烷(1,2-dibromoethane)两种卤化烃化物的最终筛选评估结果。两物质的评估结论为，虽然这两种物质被认定为优先级，但是基于这两种物质被其他机构归类为致癌物，因此不符合加拿大环境保护法第64节标准。　　评估还总结道，无论哪种物质进入环境中达到一定数量或浓度，或在某种情况下都会对加拿大公民的生命或健康构成危险。另外，1,1-二氯乙烯被发现不符合持久性或潜在生物累积性标准。1,2-二溴乙烷被发现符合持久性标准，但是不符合潜在生物累积性。　　目前该局并未对这两种物质采取进一步行动。然而，新产生的担忧为，新的，未被识别或评估的物质，包括1,2-二溴乙烷可能存在其他风险。环境和卫生部长建议，修订国内物质列表，要求对这类新的重要活动(Significant New Activity ,SNAc) 展开生态和健康风险评估。

2013年6月4日消息，加拿大环境和卫生部发布了1,1-二氯乙烯(1,1-dichloroethene)和1,2-二溴乙烷(1,2-dibromoethane)两种卤化烃化物的最终筛选评估结果。两物质的评估结论为，虽然这两种物质被认定为优先级，但是基于这两种物质被其他机构归类为致癌物，因此不符合加拿大环境保护法第64节标准。　　评估还总结道，无论哪种物质进入环境中达到一定数量或浓度，或在某种情况下都会对加拿大公民的生命或健康构成危险。另外，1,1-二氯乙烯被发现不符合持久性或潜在生物累积性标准。1,2-二溴乙烷被发现符合持久性标准，但是不符合潜在生物累积性。　　目前该局并未对这两种物质采取进一步行动。然而，新产生的担忧为，新的，未被识别或评估的物质，包括1,2-二溴乙烷可能存在其他风险。环境和卫生部长建议，修订国内物质列表，要求对这类新的重要活动(Significant New Activity ,SNAc) 展开生态和健康风险评估。

1：铅在钙钛矿器件中的难以被取代的原因 针对钙钛矿的毒性问题，一个关键问题是，在不含铅的情况下是否能够实现优异的钙钛矿光电性能。尽管在这方面已经取得了一些进展，但无铅钙钛矿太阳能电池的功率转换效率和稳定性仍然远低于含铅的钙钛矿光伏电池。这是因为含铅的钙钛矿具有一种特殊的轨道混合构型，有助于其出色的光电性能。因此，研究人员尝试使用具有类似轨道构型的其他金属来替代铅，其中被泛研究的材料是锡（Sn）基钙钛矿。 锡的离子半径（118&thinsp pm）与铅（119&thinsp pm）相似，并且具有孤对的5s和空的5p轨道，其有效核电荷（Zeff）分别为10.63和9.10。然而，锡离子Sn2+有被氧化为Sn4+的趋势（Sn2+/Sn4+的标准还原电势E0&thinsp =&thinsp 0.15 V，而Pb2+/Pb4+的E0=&thinsp 1.67 V）。这可能是因为缺乏镧系元素的影响，导致锡离子5s孤对电子的Zeff比铅离子中的6s孤对电子较小。因此，在钙钛矿薄膜中产生的Sn4+会意外地导致高缺陷密度，从而降低了光电性能。此外，据认为，SnI2的急性毒性比PbI2更高。 除了锡，还有另一种具有相同价电子构型的IV族元素，即锗（Ge）。然而，由于锗离子的较小离子半径（73&thinsp pm）和更高的氧化倾向（Ge2+/Ge4+的E0&thinsp =&thinsp 0&thinsp V），导致锗基钙钛矿的光电特性和稳定性较差。为了寻找稳定的无铅钙钛矿材料，研究人员还尝试了其他组合物，其中包括含有Bi3+和Sb3+的ns2元素。然而，这些组合物形成的晶体结构具有相对较宽的带隙和较差的电荷传输能力，限制了它们的光电特性。目前来看，就钙钛矿晶体的光电性能、热力学和环境稳定性而言，铅仍然是最有前景的元素。（见方框1表）方框1表：铅和其他替代离子以及含有这些离子的卤化物钙钛矿（相关）化合物的典型性质O、可实现的；X、无法实现。数据来源于参考文献中。2：PSCs对环境的影响为了评估PSCs对环境的影响，人们采用了生命周期评估的方法，考虑了从提取、纯化和制备铅相关原材料，到PSCs的制造、安装、维护，以及产品寿命结束时的处理等所有阶段。对PSC生命周期的评估得出了一些积极的结论，认为PSCs比其他技术（如商用硅太阳能电池）更具可持续性。然而，PSCs中铅的泄漏仍然是一个令人担忧的问题。一旦安装完成，面板的大部分寿命将受到不受控制的大气条件的影响，而面板的损坏可能导致铅溶解和扩散。通过生命周期分析和浸出研究，可以确定潜在的暴露浓度，但其对人类健康或环境的影响取决于有机物可生物利用总铅的量以及生物可利用部分是否具有毒性问题。在土壤中，铅的生物利用程度取决于水中铅的形态、土壤的化学成分（如离子强度、pH值、天然有机物）以及土壤类型（如粘土、壤土等）。钙钛矿中的有机阳离子会改变土壤的pH值，并影响植物对铅的吸收能力。图1 PSC的铅泄漏途径及其潜在环境影响的评估因此，在评估环境或人类健康风险时，应考虑铅的形式、化学转化以及周围的化学基质。人类每周铅摄入量（LWI）被视为衡量铅暴露的健康指标，联合国粮农组织将其上限设定为0.025 mg/kg。通过假设损坏的PSC面板中的所有铅将在有限的时间内泄漏并进入环境，可以估计在不同百分比的分散和环境扩散情况下的LWI水平。图1所示的方案是在考虑不同可能情况的基础上进行计算的，以估计LWI的潜在水平。从这些结果可以推断出，只有一小部分总铅可能对人类构成风险，因为在许多情况下，LWI将高于人类3000-5000年前的估计水平以及2010年取消的成人LWI限额。3：PSC中的铅固定化策略1）晶粒封装 通过将钙钛矿颗粒包裹在疏水性有机物（如聚苯乙烯）、防水氧化物（如TiO2、SiO2、Al2O3）或不溶性铅盐（如PbS、PbSO4、Pb(OH)2）中，可以有效地阻断水进入和离子流出的通道。选择透水性较低的覆盖层材料，确保覆盖层具有强疏水性、高致密性并完全覆盖钙钛矿晶粒。例如，通过在钙钛矿结晶前或后处理过程中引入小分子的缩合物，或在钙钛矿层的顶部沉积疏水分子或功能盐（如磺基、硫酸盐、硫化物），可以实现对晶界和表面的原位封装。良好粒径分布的含铅钙钛矿显示出出色的水稳定性，并在作为生物成像闪烁体时表现出潜在的应用前景，而对目标动物没有显著的细胞毒性，这表明生物利用度降低。另外，将防水层插入用于内部或外部封装的PSC中，也可以防止水分渗透。然而，这些方法在器件损坏的情况下可能会失效。尽管通过将可固化材料与密封剂混合赋予了一些自修复特性，但由于受损密封剂的固化通常需要外部刺激（如紫外线辐射、加热），其保护效果可能存在问题。2）铅络合 通过添加适当的添加剂，形成与铅离子（Pb2+）形成低溶解度复合物的策略，降低钙钛矿中铅化合物的溶解度。典型的添加剂应具备两个供电子的路易斯碱官能团（如羰基、硫醇、磺基、硫化物、卟啉环、冠醚），通过酸碱相互作用与路易斯酸性的Pb2+离子配位。添加剂的疏水主链或侧链应具有疏水性部分（如长烷基链、氟基团、碳纳米管），使得在络合后形成的络合物在水中沉淀。因此，形成的络合物在配体与Pb2+离子螯合之后变得疏水。例如，在钙钛矿前体中加入聚丙烯酸接枝的碳纳米管（CNT-PAA），可以有效抑制相应PSCs中的铅泄漏。3）结构集成 通过提高组成元素之间的结合强度、集成体的连接性和界面内聚力，钙钛矿结构在器件内的集成可以增加水渗透、结构碎裂和分层的能垒，从而提高结构的稳定性，防止水溶解和铅泄漏。例如，通过引入具有强配位能力或偶极-偶极相互作用的界面/集成桥，可以增强器件的互连性。已证明，钙钛矿顶表面的化学相互作用增强对抗晶体坍塌和延缓铅释放的效果是有效的，但在器件损坏的情况下可能会失效。因此，需要将整个结构集成，包括钙钛矿层的表面、本体和界面。通过在钙钛矿层中引入可聚合单体，构建钙钛矿/聚合物基质，可以实现钙钛矿晶粒的整合。例如，丙烯酰胺单体作为钙钛矿膜的添加剂，可以在原位聚合过程中形成聚酰胺，并与钙钛矿发生转化。聚酰胺中的-C=O基团可以在晶界和钙钛矿表面与过配位的Pb2+发生相互作用，形成坚固的螯合结构在沉积的薄膜中。此外，聚酰胺在暴露于水中时易形成水凝胶，这进一步防止了Pb2+从器件溶解和扩散到水中。此外，。聚合过程中单体的团聚效应可以在钙钛矿层内引起压缩应变，从而增加离子迁移的活化能和水渗透的势垒，提高高湿度条件下的晶体稳定性此外，将钙钛矿渗透到刚性和介孔结构中，也有望防止结构坍塌。4）泄漏铅的吸附 由于铅固存效率（SQE）与吸附位点的密度直接相关，因此需要充足的负载材料，以确保足够的铅吸附能力。因此，在装置的内层中实施Pb吸附剂可能是不够的，因为逐层清除的能力有限。过多的绝缘材料会降低电极的导电性。此外，电荷传输层的厚度通常只有几百/几十纳米，这限制了捕获钙钛矿膜中所有Pb2+的能力。因此，更好的选择是将铅吸附材料嵌入外部封装中，这样可以避免负载量的限制，保持器件性能。例如，Li等人提出了一个优秀的方法，通过在前玻璃顶部沉积高透明度的Pb吸附剂，而不需要过滤入射光，并将聚合物密封剂与Pb2+结合材料的混合物插入后电极和封装盖之间。由于两侧都具有显著的铅吸附能力，这种化学方法可以显著减少铅泄漏达到96%。此外，应在不同的温度和pH条件下组合使用具有不同活性的铅吸附材料。例如，利用膦酸和亚甲基膦酸基团组成的铅吸附剂，由于其温度依赖的去质子化效应，可以在较大温度范围内保持较高的铅固存效率（SQE）。图2：PSC中的铅固定化方法4：PSC中的铅固定化策略对比及铅泄漏测量方案设计对上述四种铅固定策略从工作机理、保护效果及对器件性能的影响等方面进行了系统比较。值得注意的是，内部铅固定策略（即分离、络合、整合）表现出高选择性和快速响应性，因为在泄漏之前Pb2+离子得到了预先保护，但其铅固存效率（SQE）相对较低（约60-80%）。铅的固定能力与嵌入添加剂中功能位点的密度有关，尤其对于络合方法。然而，添加剂中的大多数是绝缘的，在某些情况下是光吸收的，这会破坏电荷传输和光子捕获，并且添加剂与Pb前体之间的相互作用会影响钙钛矿结晶。因此，在添加剂浓度超过钙钛矿材料的容忍度时，可能会在PCE和SQE之间存在权衡。然而，适量的Pb固定添加剂可以有利地提高PCE和寿命，分别通过最佳优化器件与原始器件的PCE和寿命比来定义。晶粒封装和化学络合的方法由于晶粒的惰性和形成的铅络合物的不溶性，在铅回收过程中可能面临挑战，因为铅回收依赖于从器件中提取铅的容易性。此外，在大规模制造中，在钙钛矿层中形成均匀覆盖层可能存在问题，因为难以控制层厚度，这限制了PSC的升级。在这些方面，结构集成似乎更具潜力，其中铅的固定能力与添加剂的结构稳定性相关，而不是与螯合位点有关，从而实现相对较高的SQE（约80%）。相比之下，在SQE接近100%的情况下，外部实施铅吸附剂在抑制铅泄漏方面更为有效，因为可以加载大量材料而不影响器件性能。然而，这种方法仍然存在一些缺点，可能会降低其有效性。值得注意的是，PSC的铅泄漏及其吸附在很大程度上取决于测试条件，如温度、pH值、暴露水的体积以及设备的损坏方式。然而，表2中报告的SQE值是在完全不同的条件下测量的。为了定量评估PSC的铅泄漏并比较全球各实验室使用不同铅固定技术的情况，需要建立一个由计算模型支持的标准铅泄漏测试方法。此外，建议采用标准方式测量一些指标，如总泄漏铅浓度（cLL）、泄漏率（LR）和SQE，并模拟钙钛矿在恶劣天气条件（酸性和大雨）下的两种暴露情况（浸水和滴水），如表2和图3a所示。此外，应使用老化的钙钛矿膜进行铅泄漏测量，而不是完整器件，包括有或没有分层封装剂，以模拟钙钛矿层完全暴露于水的情况。此外，可以进行生物测试，评估泄漏铅对植物或动物生长的影响。图3：建议的铅泄漏测量和铅固定器件结构四、小结铅基PSCs的研究在效率和稳定性方面取得了快速进展。现在是时候进一步研究如何在考虑可持续性的情况下，在大规模工业规模上实施这一有前景的技术的下一阶段，以避免从前体制备到太阳能电池板的长期工作寿命中可能发生的铅泄漏。同时，在实际部署基于卤化铅钙钛矿的光电器件时，需要进行深入的职业和当地人口风险评估，以确保在其运行过程中和使用寿命结束时防止铅泄漏，这不仅是法律要求，也是道德义务。有关铅使用的具体立法可以推动铅固定化和设备回收战略的创新。同时，应制定紧急应对措施计划，以减少发生火灾事故时空气中无意排放的铅对土壤的污染。此外，在将PSCs投放市场之前，应进行标准测试，以评估潜在的铅泄漏风险。参考文献Zhang, H., Lee, JW., Nasti, G.et al. Lead immobilization for environmentally sustainable perovskite solar cells. Nature 617, 687–695 (2023).Doi: 10.1038/s41586-023-05938-4

10月28日，达州市天然气和盐卤化工重点实验室在该市质量检测中心挂牌成立。　　该实验室是我省首家天然气及盐卤化工重点实验室，拥有天然气、压缩天然气、液化石油气气体、精细化工、盐卤化工、煤及煤化工研发方面的主要仪器设备，实验室还配备有快速检测车等天然气与盐卤化工检测及产品研发配套设备。该实验室的建立与运行对达州建设西部天然气能源化工基地具有重要意义。　　据悉，该实验室拥有一批来自浙江大学、四川大学的天然气与盐卤化工学科的教授、博士等科研人才。目前，该实验室已开展天然气与盐卤化工相关产品的检测与研究。

助力双碳，“氢”心打造-燃料电池汽车用氢质量分析方案(Ⅰ)原创 飞飞 赛默飞色谱与质谱中国高丽摘要：含硫化合物、甲醛、有机卤化物01背景氢能因为其具有绿色无污染、零排放等优势，是未来国家能源体系的重要组成部分，是我国战略性新兴产业和未来产业重点发展方向，是我国实现2060年“碳中和”目标的重要途径。氢燃料电池汽车的研发和应用是我国氢能利用的重点应用产业，我国也将其列为战略性新兴产业予以扶持，随着质子交换膜燃料电池汽车（PEMFCV）的发展，人们越来越关注燃料电池用氢质量对燃料电池性能的影响。作为燃料电池能量来源的氢气主要来自工业副产氢、电解制氢、化工原料制氢和化石能源制氢。不同生产方式制取的氢气不可避免地会产生相应的杂质组分，会对燃料电池的性能和寿命产生不同程度的影响。经过十几年探索和验证，我们了解到氢中杂质会对PEMFC的性能造成严重的损害作用并降低其使用寿命，不同种类的杂质如硫化氢、羰基硫、二氧化硫、硫醇、硫醚等都会对PEMFC阴极催化剂产生不可逆的毒化作用等等。综上，氢气的纯度及杂质含量会对PEMFC的性能造成严重的损害并降低其使用寿命、影响效率和安全等，因而，准确而快速的测定燃料氢气的纯度和杂质含量是极其重要的。2023年赛默飞与北京石科院合作，参与氢能新国标的修订工作。采用低温预富集技术与Thermo Scientific&trade ISQ&trade 7610气质联用仪、SCD检测器对燃料氢中硫化物、甲醛和卤化物等杂质进行检测，建立燃料电池用氢质量分析方案，所有测试结果均满足新修订国标的要求。02线性测试2.1 按实验测试条件进样，硫化物典型色谱图见图1；目标物浓度0.1 ppb-10 ppb范围内，7种含硫化合物相关系数均大于0.998，硫化物多浓度点校正曲线见表1；2.2 按实验测试条件进样，卤化物典型色谱图见图2；甲醛浓度1-400 ppb范围内，相关系数为0.9998、有机卤化物浓度在1-100 ppb范围内，8种有机卤化物相关系数均大于0.998，其多浓度点校正曲线见表2。图1 硫化物分析典型色谱图（点击查看大图）表1 硫化物线性相关系数（点击查看大图）1-甲醛；2-一氯甲烷；3-溴甲烷；4-三氯一氟甲烷；5-二氯甲烷；6-顺-1,2-二氯乙烯；7-三氯甲烷；8-四氯乙烯；9-氯苯图2 甲醛、有机卤化物TIC图和定量通道谱图（点击查看大图）表2 甲醛、有机卤化物线性相关系数（点击查看大图）向下滑动查看所有内容03重复性测试 3.1 按实验测试条件，对摩尔分数为0.05 nmol/mol混合硫化物标气连续测定7次，硫化物各组分RSD均小于5%，7针标气叠加谱图见图3，重复性测试结果见表3。1-硫化氢；2-羰基硫硫化物；3-乙硫醇；4-甲硫醚；5-二硫化碳；6-噻吩；7-二甲基二硫醚图3 0.05 ppb硫化物组分7针叠加色谱图（点击查看大图）表3 硫化物各组分重复性测试结果（点击查看大图）3.2 按实验测试条件，对摩尔分数为1 nmol/mol甲醛、有机卤化物标准气体连续测定7次，所有组分的RSD 3.17%。7针标气叠加谱图见图4，重复性测试结果见表4。图4 1 ppb甲醛、有机卤化物组分7针叠加色谱图（点击查看大图）表4 甲醛、有机卤化物各组分重复性测试结果（点击查看大图）04检出限测试含硫化合物的检出限值低至0.01×10-3 μmol/mol，样品色谱图见图5；甲醛检出限值低至0.1×10-3 μmol/mol，样品的TIC图见图6；一氯甲烷等卤化物检出限值低至0.5×10-3 μmol/mol，样品的TIC图见图7。1-硫化氢；2-羰基硫；3-乙硫醇；4-甲硫醚；5-二硫化碳；6-噻吩；7-二甲基二硫醚图5 硫化物检出限测试谱图（点击查看大图）图6 甲醛检出限测试TIC图（点击查看大图）1-一氯甲烷；2-溴甲烷；3-三氯一氟甲烷；4-二氯甲烷；5-顺-1,2-二氯乙烯；6-三氯甲烷；7-四氯乙烯；8-氯苯图7 有机卤化物检出限测试TIC图（点击查看大图）向下滑动查看所有内容总 结方案适用于GB/T 37244质子交换膜燃料电池汽车用氢气中含硫化合物、甲醛和有机卤化物的测定；也可用于工业氢、高纯氢和超纯氢中含硫化合物、甲醛和有机卤化物的测定。建立的燃料电池用氢质量分析系统实现：1. 方法的检出限和测定范围满足工作要求 2. 方法准确可靠，满足各项方法特性指标的要求 3. 方法具有普遍适用性，易于推广使用。如需合作转载本文，请文末留言。

人们对电子设备的便携性、多功能性和集成性的期待推动了可穿戴电子设备的快速发展。最近，摩擦电纳米发电机(TENGs)在能力收集、人机交互、医疗监测和自供电传感等方面引起了关注。遗憾的是，这类交互设备多由分隔的传感器和显示单元组成，因而总是需要一些笨重的设备或有线连接来将输出信号转换为人类易读出的形式。色彩提供了简单的传输信息的方法，其可调的颜色属性有望与传感器集成，为交互式信号的可视化开辟了新途径。金属卤化物钙钛矿具有特殊的光物理性质，为未来的可穿戴电子产品提供了新机会。然而，构建自供能、应变传感和显示等多功能特性一体化的光致发光传感系统是巨大的挑战。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所轻量化实验室研究员李清文与项目研究员张其冲等，提出了高效窄光致发光金属卤化物固体的水合成策略，进一步将其应用于自供电的可穿戴式光致发光传感器。科研人员利用这一策略，仅使用水作为溶剂便制备了盐壳金属卤化物固体(具有高效和狭窄的绿色排放，PLQY为87.3%)。其中，KBr盐提供了一个富溴的环境来钝化钙钛矿的表面缺陷，且作为基质来提高其稳定性。该绿色环保的制备策略可用于制备无色水性油墨和柔性光致发光薄膜。另外，该固态化合物可作为聚乙烯醇(PVA)的填料，用于TENG中的高性能正摩擦材料，所制备的TENG的输出性能是原始TENG的2.3倍。研究进一步构建了电压响应范围为0-100kPa、响应时间为125ms的可穿戴光致发光传感器，以检测人体的各种运动。研究显示，运用简单的水蒸发结晶策略即可制备高发射窄半高峰宽的金属卤化物固体，巧妙地引入溴化钾盐使得难溶于水的溴化铅完全溶解在水中，不仅赋予了材料高量子产率，而且提升了产物光和热稳定性。得益于水蒸发结晶策略，前驱体水溶液可制备成水性墨水，通过与水性聚合物混合可以制备出柔性荧光薄膜，并可以通过喷墨打印技术打印相关的图案。作为概念验证，研究还构建了电压响应范围为0-100kPa，响应时间为125ms的可穿戴光致发光压力传感器，未来有望构建同时具有显示-传感一体化自供电集成器件，检测人体的各种运动。该研究为高发射的金属卤化物固体的合理设计提供了指导，并为扩展其在多功能可穿戴荧光传感器中的应用提供了参考。相关研究成果以Robust Salt-Shelled Metal Halide for Highly Efficient Photoluminescence and Wearable Real-Time Human Motion Perception为题，发表在Nano Energy上。研究工作得到中科院和江苏省青年基金项目的支持。该研究由苏州纳米所、华东理工大学、新加坡南洋理工大学、上海交通大学的科研人员合作完成。图1.固态盐壳金属卤化物的制备图2.固态金属卤化物的稳定性及其柔性应用图3.固态金属卤化物在传感领域的应用

卤素（halogen），卤族元素的简称，是元素周期表上的第ⅦA族元素，包括氟、氯、溴、碘、哎等五元素。由于哎属于放射性元素，所以人们常说的卤素是指氟、氯、溴、碘。 卤素的危害极大，对免疫系统的毒性，对内分泌系统的影响，对生殖和发育的影响，致癌作用，其他的毒性（精神和心理疾患），多数卤化物属于环境荷尔蒙物质。 根据许多科学研究显示，卤素系阻燃剂已经成为日常环境中到处扩散的污染物，且对于环境与人类的威胁日益升高。而制造、循环回收、或拋弃家电及其它消费性产品的行为，则是造成这些污染物释放到环境的主要途径。为保护环境，各种法律法规也相继出现，是为了限制卤素的使用。某些卤素系阻燃剂已经不能使用在电器产品和房屋建材的塑料材料部份 (此泛指塑料的表面/外壳)。 塑料材料中禁用卤素系阻燃剂的原因是此种阻燃剂无法回收使用，而且在燃烧与加热过程中会释放有害物质，威胁到人类身体的健康、环境和下一代子孙。 目前，天瑞仪器在EDX3600B的基础上进行优良改造，引进美国产的卤素测试高效X光管，利用高信噪比的电子线路单元和卤素测试专用X荧光分析软件,已经成功研制出新款分析仪器EDX3600B(H)。EDX3600B(H)卤素测试专用配件是针对卤族元素(特别是氯元素)的测试而开发。经过多次实验无卤分析所得数据分析，无卤分析的结果十分接近标准值，EDX3600B(H)可广泛应用于各种类型的无卤测试。screen.width-300)this.width=screen.width-300"EDX3600B(H)实验无卤分析(大气状态)数据

由华爱色谱参与起草的四项氢能源团体标准正式实施：T/CECA-G 0179-2022《氢气中氦、氩、氮和烃类的测定 气相色谱-热导和火焰离子化检测器法》 该项标准适用于质子交换膜燃料电池汽车用氢气中氦、氮、氩和总烃含量的测定。同时也适用于各类用途氢气中氦含量不低于 30 μmol/mol，氮、氩含量不低于 10 μmol/mol，C1-C6 烃类含量不低于0.1μmol/mol 的组分测定。对于超出测定范围的样品，可通过改变分析条件调整检测范围。T/CECA-G 0180-2022《氢气中含硫化合物、甲醛和有机卤化物的测定 预浓缩/气相色谱-硫化学发光和质谱检测法》该标准适用于质子交换膜燃料电池汽车用氢气中含硫化合物、甲醛和有机卤化物的测定。也可用于工业氢、高纯氢和超纯氢中含硫化合物、甲醛和有机卤化物的测定。当样品进样体积为500mL时，含硫化合物的检测限值不低于0.01×10-3 μmol/mol，甲醛检测限值不低于0.001 μmol/mol，一氯甲烷检测限值不低于0.005 μmol/mol。T/CECA-G 0181-2022《氢气中一氧化碳和二氧化碳的测定 气相色谱-氦离子化检测器法》文件适用于质子交换膜燃料电池汽车用氢气中一氧化碳和二氧化碳含量的测定。同时也适用于各类用途氢气中一氧化碳含量不低于 0.05μmol/mol，二氧化碳含量不低于 0.05 μmol/mol 的组分测定。T/CECA-G 0184-2022《质子交换膜燃料电池用燃料氢质量管理—快速检测指南》适用于质子交换膜燃料电池用燃料氢质量的快速检测，采样口氢气压力不大于90MPa。提出本标准的目的在于帮助使用者在进行质子交换膜燃料电池用燃料氢质量快速检测时根据不同的场景选择适当的快速检测方法和检测设备进行质量控制，以确保氢气质量符合要求。

9月26日，中科院条件保障与财务局组织专家对长春应化所承担的中科院修购专项设备项目&ldquo 稀土功能结构材料研发平台&rdquo 和&ldquo 高纯无水稀土卤化物研制平台&rdquo 进行了现场验收。　　院条件保障与财务局专项办主管申孟芝代表院主管部门介绍了项目验收的目的和具体要求，胡立志副所长代表研究所对院主管部门领导和专家的莅临指导表示欢迎，并希望通过此次现场验收能进一步提高研究所对该类项目的管理与实施水平。　　科研一处副处长朱琳做了管理工作报告，介绍了长春应化所修购专项管理和实施进展情况，尤洪鹏研究员、廖伍平研究员就承担的两个项目分别做了工作报告及经费决算报告。专家对专项资金管理、仪器设备采购程序和档案管理等方面提出了宝贵的意见和建议，并对相关档案材料进行了认真的审核。　　验收专家组一致认为，项目管理及执行情况良好，档案材料整理规范，同意通过验收。　　稀土功能结构材料研发平台的建立将大大促进该区域中心在稀土功能结构材料方面的研究，发挥区域集中的优势，带动和促进该地区稀土的研究。高纯无水稀土卤化物研制平台的建立将大大促进国内无水稀土卤化物稳定生产工艺的发展。同时，该平台还将为核燃料级钍的纯化制备提供必要的条件保障，促进钍基核能发电的研究，促进我国钍资源的回收和核能利用。会议现场朱琳副处长做管理工作汇报尤洪鹏研究员做项目工作汇报　廖伍平研究员做项目工作汇报

供稿：马壮壮编辑：chen新型金属卤化物钙钛矿材料具有荧光量子产率高、发射光谱可调、色域覆盖范围广，以及发光纯度高等优异的光学性能，在照明和高性能显示等领域具有广阔的应用前景，并有望应用于大尺寸超清显示和高端照明等领域。以往报道的钙钛矿LED，尽管具有较大优势，也存在两大问题。一方面，发光层多采用含有重金属铅卤化物钙钛矿，而铅离子的毒性不可避免地会对人体和环境带来较大危害，并限制其未来大规模产业化的应用。另一方面，这些材料开发出的钙钛矿LED器件工作稳定性较差，尤其是黄光波段的钙钛矿LED长时间工作方面面临巨大的挑战。为克服这两大困难，近期，郑州大学史志锋团队采取利用一种新材料作为发光层，实现了电驱动的黄光LED，且同时克服了铅毒性和运行不稳定这两大缺点，本次“前沿用户报道”栏目就将带你走进史教授团队的研究工作。铜基卤化物，发光层材料的潜力股要想获得高性能的发光二管，重要的是选择和制备发光层，这关系到发光二管的发光效率、工作稳定性等各方面的性能。开篇我们已经提到，在以往的钙钛矿黄光LED报道中，通常使用铅卤混合钙钛矿作为发光层，毒性问题和稳定性都不尽如人意。那么，有没有一种材料能够同时解决这两个问题呢？图片来源：pixabay铜基卤化物就是这种性能优异的化合物，它兼具无毒、稳定两种优势特性，采用这种材料作为发光层，理论上就可以实现环保绿色且工作稳定发光器件的制备，具有非常重要的科学意义和应用前景。为此，课题组从材料合成到器件制备展开了详细的探索研究。高稳定、高效率，这个薄膜材料有点牛要制备高性能LED，步工作便是制备出基于铜基卤化物薄膜的发光层。史教授团队采用低温反溶剂法制备出无毒的黄光铜基卤化物薄膜（CsCu2I3），在制备过程中发现，该无铅钙钛矿薄膜具有良好的结晶质量，这无疑增加了他们对该材料能够用于制备高性能LED器件的信心。接下来，他们对这一发光层展开系列表征。（左）LED器件的示意图（右）LED的发光实物图和CsCu2I3薄膜的发光照片1、发光性能表征研究人员先对薄膜进行了光学特性分析，主要使用HORIBA Fluorolog-3荧光光谱仪对稳态荧光光谱、荧光量子产率和瞬态荧光光谱进行了检测。结论发现该薄膜具有明亮的荧光发射特性，且发光峰位也在黄光发射区，可以用来制备黄光LED。此外，后续较高的荧光量子产率和较长的荧光寿命等光学特性的分析，也充分证明了该薄膜具有高效的发光效率，性质非常优异。无铅CsCu2I3薄膜的光学特性表征图a为薄膜制备示意图及其在紫光灯下的发光照片，能够看出该薄膜具有明亮的荧光发射特性；图b为薄膜的稳态荧光光谱和吸收谱，我们发现薄膜的发光峰在550 nm，属于黄光发射区，可见其能够用来制备黄光LED；图c为薄膜的荧光量子产率测试，薄膜的荧光量子产率高达20.6%，这是无铅体系黄光波段发光效率的高值；图d为薄膜的瞬态荧光光谱的表征，长的荧光寿命证明了薄膜具有高效的发光效率。2、稳定性表征该课题组继续使用HORIBA Fluorolog-3荧光光谱仪，对材料的热稳定性、空气储存稳定性进行测试。结果发现，无论是持续加热，还是在空气中长时间放置，该器件的荧光强度均变化不大。这些光谱分析都表明该材料具有优异的稳定性，可以作为发光层构建高稳定的LED。无铅CsCu2I3薄膜的热稳定性（a, b）和空气稳定性（c, d）测试图a显示了薄膜在不同加热温度下的荧光强度变化，可以看到恢复到室温后，荧光强度仍然可以维持原来的93%左右；图b为薄膜在60o C持续加热的荧光光谱，在持续加热300分钟后，光谱的形状和峰位置几乎没有发生变化；图c和d为薄膜的空气稳定性测试，可以看出薄膜在空气中储存100天后，荧光强度几乎没有发生变化。综合上述两部分表征，已经证明了CsCu2I3薄膜具有高效的发光效率和优异的稳定性，这也为他们后续制备高性能的LED打下基础。新型黄光LED性能太优异史教授团队将CsCu2I3薄膜作为发光层，进一步制备出基于无铅铜基卤化物薄膜的电致发光LED。图片来源：pixabay这一黄光LED发光器件的性能究竟能否投入应用呢？史教授团队继续对制备的LED器件展开了稳定性测试，以证明该器件可以在大气环境下工作。从下图b我们可以看到，将具有高发光效率和高稳定性的CsCu2I3薄膜作为发光层，制备出的电驱动LED器件，其发光峰位于550 nm，与材料的荧光光谱相对应（图b）。这意味着高效的黄光LED已经成功实现。基于CsCu2I3薄膜的LED制备：（a）器件示意图（b）器件的发光光谱；（c）实物图下图d为器件在空气环境下的长时间工作的稳定性测试，我们可以看到，器件在大气环境下可以持续工作，即使在高温60oC条件下，器件的工作寿命仍然可以达到2.2小时。种种结果都表明，该器件具有优异的长时间工作稳定性。（d）基于CsCu2I3薄膜的LED器件稳定性测试综合以上研究，史教授团队制备的黄光LED发光器件，表现出了明亮的发射和出色的工作稳定性。不仅如此，该研究成果实现了兼具环保无毒和工作稳定的低成本钙钛矿黄光LED，为新型、廉价、高效、稳定的黄光LED设计与制备提供了新的思路，具有非常重要的科学意义。郑州大学史志锋团队一直致力于解决钙钛矿发光器件中存在的效率、毒性和稳定性问题。此项研究成果提供了一种全新的思路来获得环保无毒和稳定的钙钛矿LED，未来随着对材料理解的深入及工艺技术的进步，有望进一步提高钙钛矿发光器件的效率和稳定性，推进其产业化的进程。在不远的将来，钙钛矿LED将会以其优异的性能和稳定的工作成为新一代照明与显示领域的有力竞争者，在未来照明与显示产业中占有重要地位。在该工作中大量重要的光谱表征是通过Fluorolog-3荧光光谱仪实现，该荧光光谱仪具有重现性好，测量分析速度快，操作简单等优点，能够满足样品的光学表征方面的基本测试。尤其是在荧光量子产率测试及其分析方面，高灵敏（SNR16000：1）和超宽检测范围（200-1700nm可选）的特点，确保了实验结果的准确性。团队介绍&论文原文这一成果近期以郑州大学为单位，发表于国际知名期刊《ACS Nano》（影响因子：13.903）。文章的作者是郑州大学博士生马壮壮，通讯作者为郑州大学史志锋副教授和单崇新教授，以及吉林大学张立军教授。该工作得到了国家自然科学基金、中原千人计划-中原青年拔尖人才以及河南省高校科技创新人才计划等项目的支持。文章标题：Stable Yellow Light-Emitting Devices Based on Ternary Copper Halides with Broadband Emissive Self-Trapped Excitons 免责说明HORIBA Scientific公众号所发布内容（含图片）来源于文章原创作者提供或互联网转载。文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有，HORIBA Scientific 发布及转载目的在于传递更多信息及用于网络分享，供读者自行参考及评述。如果您认为本文存在侵权之处，请与我们取得联系，我们会及进行处理。HORIBA Scientific 力求数据严谨准确，如有任何失误失实，敬请读者不吝赐教批评指正。我们也热忱欢迎您投稿并发表您的观点和见解。 HORIBA科学仪器事业部HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案，如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术，旗下Jobin Yvon光谱技术品牌创立于1819年，距今已有200年历史。如今，HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的选择，之后我们也将持续专注科研领域，致力于为全球用户提供更好的服务。

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所红外光学材料研究中心董红星研究员和张龙研究员团队在溴氯掺杂量子点自组装超晶格结构中实现稳定蓝光腔增强超荧光，并解析了量子点超晶格结构通过降低电声耦合进而抑制光致相偏析的机制。相关研究成果以“Stable and ultrafast blue cavity-enhanced superflourescence in mixed halide perovskites”为题发表于Advanced Science。 　　高质量蓝光光源受限于低的量子效率，相比于红、绿光源仍处于落后的阶段。而钙钛矿量子点体系中的腔增强超荧光是由量子耦合效应和腔光场放大的双重调制产生的超快相干光爆发，可为实现高质量蓝光相干光源提供新思路，解决传统蓝光光源效率低下的局限性。卤素掺杂是在钙钛矿量子点体系中实现蓝光发射最直接的策略。然而，由于光致卤化物相偏析引起的光谱不稳定以及量子点与光腔之间的低耦合效率，使得在这种掺杂卤化物的量子点系统中实现稳定的蓝光腔增强超荧光具有挑战性。 　　针对上述问题，研究人员通过可控自组装制备得到形貌规则、长程有序、密集排列的CsPbBr2Cl量子点超晶格微腔。在量子点超晶格中，激子离域效应可以有效地减少激子声子耦合，从而缓解光致卤化物相偏析。同时，量子点自组装超晶格微腔具有高的堆积密度、光滑表面和规则几何结构，既可以作为增益介质，也可以作为高光反馈的回音壁腔，可提高量子点与光腔之间的耦合效率。因此，这两个核心问题将在量子点自组装超晶格结构中得到解决。基于这样的卤素掺杂量子点超晶格，研究人员最终实现了具有优异光学性能的稳定蓝光腔增强超荧光。 　　该工作得到国家自然科学基金，上海市青年拔尖人才计划等项目的支持。图1(a)量子点超晶格通过减弱激子-声子耦合来缓解光致相偏析的示意图；(b)CsPbBr2Cl量子点自组装超晶格微腔在激光泵浦在产生腔增强超荧光(CESF)的示意图；(c)77K下超晶格中随功率变化的蓝光腔增强超荧光发射图，左上角为1.8Pth激发功率下的蓝光腔增强超荧光的条纹相机图像。

《Nature(IF69.504)》谭海仁团队最新研究-钙钛矿界面结构优化，叠层太阳电池效率28.5%。 【重点摘要】研究团队在铅锡混合钙钛矿/电子传输层界面引入双层钙钛矿异质结,有效抑制了界面复合损失,提高了电荷提取效率。通过在铅锡混合钙钛矿顶部沉积一层铅卤化物宽禁带钙钛矿形成双层异质结,混合钙钛矿太阳能电池的效率提高到23.8%。在混合钙钛矿子电池中应用双层异质结结构,全钙钛矿叠层太阳能电池实现了28.5%的记录效率。封装的叠层电池经过600小时光照后,效率仍保持在90%以上。【研究背景】全钙钛矿叠层太阳能电池具有利用光谱范围广、热损耗低的优点,被视为下一代光伏技术的有力候选。但是先前报道的铅锡混合钙钛矿底层电池存在开路电压和填充因子不足的问题,主要是钙钛矿与电子传输层之间的界面发生严重的非辐射复合造成的。构建混合2D/3D异质结是目前研究最多的抑制界面复合的方法,但2D层会增加电阻,影响电荷传输。【研究成果】南京大学谭海仁团队在铅锡混合钙钛矿/电子传输层界面引入了II型能带结构的3D/3D双层钙钛矿异质结。先在混合钙钛矿表面沉积一层铅卤化物宽禁带钙钛矿,再通过溶液处理转化为钙钛矿,形成双层异质结。这种结构有利于电荷提取,混合钙钛矿太阳能电池的开路电压和填充因子显著提高,效率达到23.8%。在混合钙钛矿子电池中应用双层异质结,全钙钛矿叠层太阳能电池达到28.5%的记录效率。封装后的叠层电池在连续600小时光照条件下,效率仍能保持在90%以上。这主要是因为双层异质结抑制了界面复合,提高了电荷转移速率。【研究方法】利用溶液处理和蒸发方法,在混合钙钛矿表面覆盖铅卤化物钙钛矿薄层,形成双层异质结。通过扫描电镜、X射线衍射等手段表征双层异质结的形貌和结构。测量并比较带异质结和不带异质结的混合钙钛矿太阳能电池的光伏参数。采用稳态和时间分辨光致发光、超快瞬态吸收等方法研究异质结的载流子动力学。在混合钙钛矿子电池中引入双层异质结,制作钙钛矿叠层太阳能电池。测试并优化子电池的参数,实现高效率。对叠层太阳能电池进行封装,测试其在光照条件下的稳定性。【结论】本研究在混合钙钛矿太阳能电池的界面引入3D/3D双层异质结,有效抑制了界面复合,获得了23.8%的高效率混合钙钛矿单电池。这种双层异质结结构应用于全钙钛矿叠层电池,进一步提升了效率至28.5%,表现出良好的稳定性。该成果为钙钛矿太阳能电池的界面设计和高效叠层电池的开发提供了新思路。宽禁带、窄禁带亚电池和叠层太阳能电池的光伏性能。a,带原VNPB和修改SAM的NiO空穴传输层的宽禁带钙钛矿太阳能电池的J-V曲线。b,控制组和PHJ窄禁带钙钛矿太阳能电池的J-V曲线。c-d,不同亚电池叠层太阳能电池的J-V和EQE曲线。从EQE光谱中获得的宽禁带和窄禁带亚电池的积分Jsc值显示不同叠层太阳能电池之间具有良好匹配的电流密度(光伏性能参数见补充表13)。宽禁带钙钛矿太阳能电池的光伏性能。a, 62个器件中的光伏参数统计。b-c, 性能最佳的宽禁带器件的J-V、EQE和总吸收度(1-R)曲线。

氯化氢及卤化氢检测的仪器如何使用？HCl固定污染源排放中重要的污染物之一，需要进行有效的监测和控制。检测HCl存在以下难度1.湿度大：经过湿法脱硫和湿式除尘器之后的烟气，通常为70℃左右的湿度饱和或接近饱和的气体，这就需要在检测时全程无冷点加热，避免形成冷凝水，从而避免由HCl溶于水而导致的损耗。2.含量低：固定污染源排放气体中HCl的含量通常为几个ppm甚至更低，这就需要高精度的设备进行测量。3. 烟气组分的复杂性：固定污染源烟气是一个复杂的混合物，其中包含多种气体成分。同时监测多种组分的浓度，如HCl、SO2、NOx、NH3等，需要高度选择性的检测方法，以区分和准确测量每种组分。为此，我们推荐您使用以下三种原理设备进行HCl的检测，可以有效应对上述问题并且实现精确测量。一 T690型可调谐半导体激光吸收光谱原理（TD-LAS）分析仪 仪器特点：1.高度订制根据具体的应用场景可以分为壁挂式、19英寸机架式以及便携式三种模式；2.高精度和高灵敏度：仪器采用高分辨率的“指纹光谱”进行气体分析，其高灵敏度使得仪器可以检测到极低浓度的气体组分，甚至在ppb（十亿分之一）或更低的水平上进行精确测量。3.高选择性 “指纹光谱”“指纹光谱”是指气体分子在特定波长范围内的吸收光谱特征。每种气体都具有独特的吸收线和波长，就像每个人都有独特的指纹一样，因此被称为“指纹光谱”。这种特异性识别使得仪器在复杂气体混合物的分析中非常有优势，它可以精确测量低浓度的NH3气体，并排除其他干扰物质的影响，确保数据的准确性和可靠性。4.实时监测和快速响应： TDLAS气体分析仪具有快速响应时间，能够实时监测气体浓度的变化。5.免维护： TDLAS分析仪内置参考光路信号，通过与参考信号进行比对，可以实现实时的校准和补偿，消除光源波动和光路漂移对测量结果的影响。 二 F950型傅立叶变换红外光谱原理（FTIR）烟气分析仪仪器特点1.高度订制根据具体的应用场景可以分为壁挂式、19英寸机架式以及便携式三种模式 2. 全谱范围检测：F950型FTIR气体分析仪可以检测包含HCl在内的几乎所有气体成分。它能够覆盖广泛的波数范围从红外到远红外，使您能够分析多种气体成分。 3. 高灵敏度和检测限：F950型FTIR仪器具有5米长的光路以及0.5cm-1超高光谱分辨率，这使得仪器具备出色的灵敏度和低检测限，同时具备高选择性和低干扰。它可以检测到非常低浓度的气体，甚至在ppb级别下进行精确测量。 4. 宽量程和高精度：F950型FTIR气体分析仪具有宽广的检测量程，从10ppb到100%。这意味着它可以适应不同浓度范围的气体分析需求，从极低浓度的痕量气体到高浓度的纯气体。 5. 实时监测和快速响应：F950型FTIR气体分析仪具有快速的响应时间和实时监测能力。它能够实时获取气体成分的数据，并提供即时的监测结果。 6.免维护：设备还具备自动校准功能，实现零维护。更重要的是主机重量仅有14KG，作为便携式设备使用时非常易于携带。详细信息请点击这里：F950型傅立叶变换红外光谱分析仪 三 化学法——EPA方法26A准确性：该方法经过标准化和验证，具备较高的测量准确性和可靠性，可以满足环境监测的要求。灵敏度：方法26A可检测烟气中较低浓度的HCl，通常在几毫克每立方米（mg/m³ ）至几百毫克每立方米（mg/m³ ）的范围内。可靠性：该方法已广泛应用于燃煤电厂等大气排放源的HCl监测，并且经过多年实际应用验证，具备较好的可靠性和稳定性。合规性：EPA方法26A是符合环境法规和排放标准的监测方法，可用于评估燃煤电厂的HCl排放是否符合规定的限值要求。 如您对上方仪器内容感兴趣，可通过仪器信息网联系我们

托普云农为您提供高空测报灯参数及2019年价格报价,公司拥有专业的高空测报灯设计研发服务团队,是您值得信赖的合作伙伴。更多高空测报灯型号、品牌报价信息请来电咨询！型号列表：型号功能区别TPSC-II-G2.0不带联网功能TPSC-II-G3.0联网型，远程控制、GIS定位查看功能特点：1、远红外虫体处理，虫体致死率大于98%，虫体完整率大于95%。2、带光控、时控、休眠模式三种状态可选。3、可通过Web/APP控制，远程指导用户使用，一个账户可远程控制多台设备。4、可在GIS地图查看区域设备运行状况，便于统一管理。5、1000w金属卤化物灯光源。6、304不锈钢材料，带防雨设计，雨天正常捕虫，不错过迁飞性害虫。7、360°撞击屏，保证昆虫的诱集率。8、带排水装置，有效将雨、虫分离。 技术参数：工作电压：AC220V,频率：50HZ灯体主体尺寸：575*575*470 mm光源功率：1000w金属卤化物灯光源接虫装置：不锈钢集虫箱防水等级：IP65创新点：过去的智能虫情测报灯不能完全测报高空迁徙性害虫。这款高空测报灯是针对草地贪夜蛾等高空迁徙性害虫设计研发的一种智能测报灯。可以有效诱集高空害虫，完成测报工作。高空测报灯

美国海关与边境保护局近日公布一项最终规定，藉此修订该局规例，拒绝不符合1975年《能源政策与节约法》及其实施规例的消费品及工业设备入境。为执行这些法定要求，自8月5日起，美国海关与边境保护局若接获美国能源部或美国联邦贸易委员会的书面通知，指某些进口货物不符合《能源政策与节约法》的有关规定，该局将拒绝该等货物入境。即使没有获接美国能源部或美国联邦贸易委员会的预先通知，该局亦有权判断某些产品不符合有关规定，并与有关部门商讨该等货物的处置方法。　　根据最终规定，受法例涵盖的进口货物是指已经申报作进口消费之用的产品及设备、从仓库取出作消费用途的产品及设备或是来自外贸区作消费用途的外国商品。　　下列是必须符合美国能源部能源标准的主要家庭电器：冷藏箱及冷藏冷冻箱、冷冻箱、洗碗碟机、干衣机、热水器、室内空气调节机、无排气口家用加热设备、厨房炉灶、洗衣机、中央空气调节机及热泵、熔炉及锅炉、有排气口家用加热设备、泳池加热器、萤光灯镇流器、一般用途萤光灯及白炽灯、水龙头、花洒头、水厕、尿厕、吊扇、吊扇灯具、中型基座节能灯、除湿器、充电器以及外部电源供应器。　　此外，若干类电器必须贴附标签以显示预期能耗或能效，包括冷藏箱及冷藏冷冻箱、冷冻箱、洗碗碟机、热水器、室内空气调节机、洗衣机、熔炉及锅炉、中央空气调节机、热泵、萤光灯镇流器及灯具、一般用途灯具(包括中型基座节能灯、一般用途白炽灯及一般用途发光二极管灯)、金属卤化物灯具及金属卤化物镇流器、花洒头、水龙头、水厕、尿厕、泳池加热器、吊扇及电视机。

核磁共振光谱是探测钙钛矿中原子级微观结构和结构动力学的强大技术。它可用于测量掺杂剂掺入、相分离、卤化物混合、分解途径、钝化机制、短程和长程动力学以及其他局部特性。2021年8月13日英国剑桥大学Samuel D. Stranks&Clare P. Grey团队及其合作团队瑞士洛桑联邦理工学院Lyndon Emsley团队于Nature Reviews Chemistry刊发核磁在钙钛矿的微观结构、动力学和掺杂研究中的应用概述的综述。这篇综述概述了固态核磁数据在钙钛矿的实际应用，以及这些数据如何提供对新成分、掺杂剂和钝化剂的独特见解。讨论了 1H、13C、15N、14N、133Cs、87Rb、39K、207Pb、119Sn、113Cd、209Bi、115In、19F 和 2H NMR 在典型实验场景中的适用性、可行性和局限性。强调了固态魔角旋转核磁的关键互补作用，它通过提供大量具有任意复杂性和使用密度泛函理论计算的化学位移的高纯度材料来实现高度敏感的核磁研究。研究了固态核磁对材料研究的更广泛影响，以及它七十年来的演变如何有益于当代材料（如卤化物钙钛矿）的结构研究。最后，总结了钙钛矿光电子学中可以使用固态核磁解决的一些悬而未决的问题。因此，希望刺激这种技术在材料和光电子研究中的更广泛应用。文章链接：NMR spectroscopy probes microstructure, dynamics and doping of metal halide perovskites | Nature Reviews Chemistry

在本文，德祥将带您一起探索电化学的魅力，揭秘Vapourtec流动合成仪中的离子电化学反应器。这项创新反应器技术引领着有机卤化物交叉偶联领域，实现了Csp2-Csp3键合的突破。通过优化关键反应，预期产物收率达到81%！ 背景电化学作为与分子相互作用密切相关的方法之一，近年来受到广泛关注。有机卤化物交叉偶联的电化学途径，特别是Csp2-Csp3键合，对于拓展合成方法学、实现选择性和功能性、推动可持续化学发展以及在医药和材料科学中的应用具有重要的研究意义。2017年，辉瑞公司提出了一种还原型交叉偶联反应，用于在批处理电化学系统中构建Csp2-Csp3键。电化学方案被用来还原镍催化剂（根据文献，将NiII还原为Ni0或将NiIII还原为NiII）。 图1：苯基碘化物和烷基碘化物之间的还原型交叉偶联反应在下面为大家分享的实验案例中，利用Vapourtec Ion电化学反应器在连续流条件下对该反应进行了优化。实验设置所有实验都是使用配备R2C+泵模块以及新型离子电化学反应器的Vapourtec R系列进行的。 图2：实验装置示意图实验反应物 配体2-氨基吡啶盐酸盐（L1）； 烷基碘化物； NiCl2（DME）； NaI以及芳基碘化物。实验准备 1. 所有材料除了配体L1外，均从商业供应商购买。 2. 试剂溶液的制备在一个被真空处理后的20ml瓶中进行，加入各类试剂后混合搅拌。实验操作 1. 工作电极使用碳电极作为阴极，锌电极作为阳极； 2. 反应是在恒电流（0.02A）进行； 3. 工作温度:30℃和50℃，实验样品通过泵送模块泵入盘管反应器，再通过离子电化学反应器进行反应。 表1：反应条件与收率对比实验结果实验结果显示，当在室温下使用一定量的镍配合物和配体时，反应的产率仅为18%。而提高反应温度或者延长停留时间可以得到更高的产率。使用吡啶甲酰胺衍生物L1作为配体，可以得到最好的效果，产物产率最高可达81%。温度，反应时间和配体的选择都是影响产率的关键因素。使用离子电化学反应器成功地进行了试剂的转化和产物的收集，通过优化实验条件，实现了较高的收率。整个实验过程轻松简便，极大提高实验效率。Vapourtec Ion电化学反应器 Vapourtec推出与R和E系列流动化学系统兼容的Ion电化学反应器。这一创新设备利用流动微反应器提供的极大表面积与体积比，使得反应更加高效。Ion电化学反应器的多功能性使其成为研究者的理想选择： # 可加热或冷却（-10°C至100°C） # 可在高达5 bar的压力下工作（允许在溶剂沸点以上和气体混合物中工作） # 反应器体积可轻松调整，从0.15毫升到1.20毫升 # Vapourtec提供20种不同的电极，同时还可以获取特殊电极。离子电化学反应器控制器 Vapourtec流动合成仪的Ion电化学反应器为有机卤化物交叉偶联提供了一种前沿技术。通过这一创新反应器设备，化学家们能够更高效地构建Csp2-Csp3键合，开启全新的合成途径。Vapourtec英国Vapourtec是德祥科技旗下代理品牌之一。英国Vapourtec公司专业致力于研发和生产流动合成仪。目前在世界*制药公司中都有了Vapourtec的产品。其生产的R系列产品质量可靠、性能成熟，高效能模块系统可随您的流动化学生产能力的扩大而扩大，确保能满足您的业务发展需求。既能即刻发挥目前投资的效益，也能保障未来有足够大的选择地。新型的E 系列操作界面清晰、简单、触摸屏操控，开机即用式、无需培训或少量培训即可上手使用。同时针对性的反应器提高对应反应的效率。产品包含了E系列和R系列流动合成仪、光化学反应器、离子电化学反应器等。德祥科技德祥集团成立于1992年，总部位于香港特别行政区。作为卓越的科学仪器供应商和服务商,德祥服务于大中华区和亚太地区，每年都为数以千计的客户提供全套解决方案。公司业务包含仪器代理，维修售后，实验室咨询与规划，CRO冻干工艺开发服务以及自主产品研发、生产、销售、售后。作为深耕科学仪器行业的供应商与服务商，德祥现已服务于政府、高校、科研、制药、检测、食品、医疗、工业、环保、石化以及商业实验室等众多领域。公司目前在亚太地区设有13个办事处和销售网点，3个维修中心和1个样机实验室。2009至2021年间，德祥先后荣获了“最具影响力经销商”、“年度*代理商“、”年度最高销售奖“等殊荣。我们始终秉承诚信经营的理念，致力于成为*的科学仪器供应商，为此我们从未停止前进的脚步。我们始终相信，每*都在使这个世界变得更美好！参考文献：[1] M. Yan, Y. Kawamata, and P. S. Baran, "Synthetic Organic Electrochemical Methods Since 2000: On the Verge of a Renaissance," Chem. Rev., vol. 117, no. 21, pp. 13230–13319, Nov. 2017.[2] R. J. Perkins, D. J. Pedro, and E. C. Hansen, "Electrochemical Nickel Catalysis for Sp2-Sp3 Cross-Electrophile Coupling Reactions of Unactivated Alkyl Halides," Org. Lett., vol. 19, no. 14, pp. 3755–3758, Jul. 2017.[3] M. Atobe, H. Tateno, and Y. Matsumura, "Applications of Flow Microreactors in Electrosynthetic Processes," Chem. Rev., vol. 118, no. 9, pp. 4541–4572, May 2018.[4] E. C. Hansen, D. J. Pedro, A. C. Wotal, N. J. Gower, J. D. Nelson, S. Caron, and D. J. Weix, "New ligands for nickel catalysis from diverse pharmaceutical heterocycle libraries," Nat. Chem., vol. 8, p. 1126, Aug. 2016.

2021年7月30日，北京理工大学陈棋教授和北京大学周欢萍特聘研究员在Science上发表文章，Liquid medium annealing for fabricating durable perovskite solar cells with improved reproducibility，演示了液态介质退火（LMA）作为有效调节卤化物钙钛矿材料晶体生长的方法。不仅仅是提高退火温度，LMA采用全向加热，特别是薄膜上额外的“自上而下”传热，以更高的加热速度加速晶体生长。此外，液体介质从前体薄膜中提取残留溶剂，以减轻其对晶体生长的干扰。此外，液体介质为晶体生长创造了一个微环境，以防止整个薄膜上的挥发性成分损失。该技术创造了一个强大的化学环境和恒定的加热场，以调节整个薄膜的晶体生长。该方法生产结晶度高、缺陷少、所需化学计量学和整体薄膜均匀性的薄膜。由此产生的钙钛矿太阳能电池（PSC）的稳定功率输出为24.04%（认证为23.7%，0.08 cm2），并在运行2000小时后保持其初始功率转换效率（PCE）的95%。此外，1cm2的PSC表现出23.15%的稳定功率输出（认证的PCE为 22.3%），并在1120小时运行后保持其初始PCE的90%，这表明了其可规模化制造的可行性。LMA对气候的依赖性较低，可全年生产性能差异微不足道的器件。因此，这种方法为以可规模化和可重现的方式提高钙钛矿薄膜和光伏器件的质量开辟了一条新的有效途径。图1. LMA过程示意图图2. 钙钛矿在Ref和LMA过程下的结晶动力学图3. FA1-x-yMAxCsyPbI3-zBrz薄膜在Ref和LMA工艺下的均匀性和缺陷行为以及LMA技术的通用性图4. Ref和LMA法制备的FA1-x-yMAxCsyPbI3-zBrz基PSCs的光电性能和稳定性半导体的溶液处理是制造具有成本效益的电子学和光电子学的有前途的方法。最近，基于溶液工艺的金属卤化物钙钛矿已被证明具有电子和光电性能，适用于各种设备应用，特别是光伏。为了促进钙钛矿光伏的商业化，开发一个具有足够可重现性的可规模化的解决方案非常重要。研究应扩大空间视角对晶体质量的研究，旨在精确控制任何大气中整个薄膜的钙钛矿结晶动力学。然而，实现这一目标将面临重大困难。首先，钙钛矿的形成包括路易斯酸和碱之间的反应，即使在低温下也会迅速自发地发生。其次，实际使用的卤化物钙钛矿通常是混合物，其中不同成分在薄膜生长过程中表现出不同的反应性和扩散性。此外，前体反应物对水分和普通溶剂敏感，这导致加工条件的每次轻微变化都会产生相当大的差异。因此，开发一种简单、可控制和有效的退火技术，来满足规模化生产和可重复制造的要求具有挑战性。（文源：顶刊动态）作者介绍陈棋 教授 北京理工大学陈棋，2005年本科毕业于清华大学化工系，2007年硕士毕业于清华大学化学系，2012年博士毕业于加州大学洛杉矶分校(UCLA)材料科学与工程系，随后以博士后身份在UCLA加州纳米研究中心。2016年入职北京理工大学。2019年，入选北京市自然科学基金杰出青年项目。主要从事有机无机杂化及复合材料的开发与应用研究，材料广泛应用于能源、光电信息等器件，如太阳能电池等。迄今发表论文90余篇，包括Science、Nature Comm.、Joule、J Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.等，H-Index 38，总引用超过14000次（Google Scholar），单篇最高他引超过4000次。入选“全球2018科睿唯安‘高被引科学家’名单”。承担多项国家级项目，包括北京市自然科学基金杰出青年项目，国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、北京市科技计划等。周欢萍 北京大学 特聘研究员，博士生导师 2010年博士毕业于北京大学化学与分子工程学院，师从严纯华院士，2010年至2015年期间，于美国加州大学洛杉矶分校材料科学与工程系从事博士后工作研究，师从杨阳教授。其研究领域包括：低成本/高效率太阳能电池(如钙钛矿)的材料设计，器件构筑；纳米结构与光电器件的耦合；新型功能材料(如半导体或者稀土)的合成、性质研究及其在光电领域的应用。周欢萍研究员在Science， Nature Energy， Nature. Commun.，Joule, J. Am. Chem. Soc.，Nano Lett.，Adv. Mater.等材料、化学、物理及综合类的国际国内有影响的学术期刊上，累计发表学术论文100余篇，截止2020年7月被引用20000次以上，H因子为52，多次入选科睿唯安全球高被引作者。代表性研究工作“阐明铕离子对提升钙钛矿太阳能电池寿命的机理”入选科学技术部高技术研究发展中心发布的2019年度中国科学十大进展。点击查看原文：https://science.sciencemag.org/content/sci/373/6554/561.full.pdf

据华东理工大学（简称华理）消息，华东理工大学清洁能源材料与器件团队近期自主研发了一种钙钛矿单晶薄膜通用生长技术，将晶体生长周期由7天缩短至1.5天，实现了30余种金属卤化物钙钛矿半导体的低温、快速、可控制备，为新一代的高性能光电子器件提供了丰富的材料库，相关成果发表于国际知名学术期刊《自然-通讯》。华东理工大学科研人员展示钙钛矿单晶晶片通用生长技术金属卤化物钙钛矿是一类光电性质优异、可溶液制备的新型半导体材料，在太阳能电池、发光二极管、辐射探测领域显示出应用前景，被誉为新能源、环境等领域的新质生产力，成为学术界、工业界争相创新研发的目标。相对于碎钻般的多晶薄膜，钙钛矿单晶晶片具有极低的缺陷密度（约为多晶薄膜的十万分之一），同时兼具优异的光吸收、输运能力以及稳定性，是高性能光电子器件的理想候选材料。然而，国际上尚未有钙钛矿单晶晶片的通用制备方法，传统的空间限域方法仅能以高温、生长速率慢的方式制备几种毫米级单晶，极大地限制了单晶晶片的实际应用。钙钛矿单晶薄膜材料生长涉及到成核、溶解、传质、反应等多个过程，其生长过程的控制步骤仍不明确。研究团队结合多重实验论证和理论模拟，揭示了传质过程是决定晶体生长速率的关键因素，自主研发了以二甲氧基乙醇为代表的生长体系，通过多配位基团精细调控胶束的动力学过程，使得溶质的扩散系数提高了3倍。在高溶质通量系统中，研究人员将原有的晶体生长温度降低了60度，晶体的生长速率提高了4倍，生长周期由7天缩短至1.5天。该成果的主要完成人、华东理工大学侯宇教授介绍，“该单晶薄膜生长技术具有普适性，可以实现30余种厘米级单晶薄膜的低温、快速、高通量生长。”钙钛矿结构中常用的铅元素可以轻易替换成低毒性的锡、锗、铋、锑、铜，卤素离子（氯、溴、碘）全覆盖。此外，一些难以合成的具有双金属结构、多元素合金的单晶，也首次实现了单晶的可控制备。华理研究团队称，这一研究成果不但突破了传统生长体系中溶质扩散不足的技术壁垒，提供了一条普适性、低温、快速的单晶薄膜生长路线，构建了30余种高质量厘米级单晶薄膜材料库，团队还组装了高性能单晶薄膜辐射探测器件，实现大面积复杂物体的自供电成像，避免高工作电压的限制，拓展辐射探测的应用场景，为便携式、户外条件提供了新范式。该研究工作以华东理工大学为唯一通讯单位。华理材料科学与工程学院博士生刘达为论文的第一作者，侯宇教授和杨双教授为论文的通讯作者，并得到了杨化桂教授的悉心指导。上述研究工作得到了国家高层次人才特殊支持计划、国家优秀青年科学基金、上海市基础研究特区等项目的资助。

近日，大连化学物理研究所复杂分子体系反应动力学研究组(1101组)杨斌副研究员与山东大学刘锋研究员等合作，开发出了具有高效白光发射的新型双钙钛矿材料，并制备了基于该材料的单组分暖白光发光二极管(LED)。电气照明占全球电力消耗的15%，释放了全球5%的温室气体。采用更加高效、低成本的照明技术可缓解能源、环境危机，助力实现“双碳”目标。目前，绝大多数白光LED技术主要依靠蓝光LED激发多组分荧光叠加的方式产生白光，因此很容易出现显色性差、发光效率低、有害蓝光成分高、白光光谱不连续等问题。开发高效单组分白光材料被认为是解决以上问题的关键。研究人员发现，非铅金属卤化物双钙钛矿材料可在低温溶液法制备，生产成本低。此外，由于自身结构的限域以及强烈的电—声子耦合效应，双钙钛矿材料具有独特的自陷激子特性(STE)，其复合发光表现出较大的斯托克斯位移及宽带光发射，从而表现出白光发射的特点。在本工作中，科研人员通过利用有机分子4, 4-二氟哌啶(DFPD)和碱金属之间的强化学键，制备了具有一维结构的(DFPD)2MIInX6 (MI= K, Rb X= Cl, Br)双钙钛矿化合物。其中，DFPD+不仅作为有效的层间间隔物来平衡电荷，而且可作为构成金属卤化物八面体的关键组分。特别地，(DFPD)2MIInX6中的电子态在空间上被限制在单个八面体中，产生了天然的电子限域效应。为了促进辐射复合，研究人员进一步采用微量Sb3+掺杂策略，将白光量子效率从5%提高到90%以上。由于所制备的低维双钙钛矿材料具有高光电性能和优异的溶液可加工性，可以通过简单的溶液法制备基于该材料的单组分暖白光LED，因此，该工作为下一代照明器件的设计提供新的思路。杨斌等近年来在基于自陷激子的单组分白光材料及其发光动力学领域开展了系统的研究：揭示了激子超快自陷过程(Angew. Chem. Int. Ed.，2019；Acc. Chem. Res.，2019)，以及电—声子耦合对该超快过程的影响机制(Sci. Bull.，2020)；揭示了基于自陷激子热活化延迟荧光的发光机制(Angew. Chem. Int. Ed.，2020)；通过三线态自陷激子与受体离子Mn2+之间的高效能量转移，实现了胶体纳米晶中的高效白光发射(Nano Lett.，2021)；并基于自陷激子独特的性质拓展了其在长余辉发光材料(Angew. Chem. Int. Ed.，2022)、高灵敏紫外光电探测器(Adv. Mater.，2021；Laser Photonics Rev.，2022)、X-射线闪烁体(J. Phys. Chem. Lett.，2022；J. Phys. Chem. Lett.，2022；Laser Photonics Rev.，2022)、超灵敏的光学测温器(J. Phys. Chem. Lett.，2022)等领域的应用。相关研究成果以“Highly Luminescent One-Dimensional Organic–Inorganic Hybrid Double-Perovskite-Inspired Materials for Single-Component Warm White-Light-Emitting Diodes”为题，发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。该工作的第一作者是我所1101组联合培养博士研究生柏天新。上述工作得到国家自然科学基金、中科院青促会、我所创新基金等项目的支持。

2012年12月27日至30日，国家质检总局组织的“2012年全国化矿金检验检疫行业标准审定会”在广东佛山召开。江苏镇江检验检疫局主持制定的《出口煅烧石油焦检验规程》和《进出口橡胶和塑料制品中十溴二苯乙烷的测定气相色谱-质谱法》两项检验检疫行业标准通过审定，成为检验检疫行业标准发布实施。　　这两项行业标准由镇江检验检疫局综合技术中心制定，检验人员结合检测工作实际进行研究和制定，对出口煅后石油焦的采制样、试验方法及检验结果的判断等过程进行规范，制定《出口煅烧石油焦检验规程》，为出口煅烧石油焦检验工作提供了有力的技术支撑，为企业扩大出口提供了便利。　　十溴二苯乙烷是一种适用范围广泛的广谱添加型阻燃剂，因其具有溴含量高，热稳定性好，抗紫外线性能佳等优点，且符合欧洲关于二英条例的要求，普遍用于ABS树脂及塑料PVC等。但随着社会发展，全球越来越多的法规开始管控有机卤化物，例如《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定手册》。无卤化材料是近年来特别是电子行业发展的一个趋势，十溴二苯乙烷作为使用最广泛的阻燃剂之一，必将受到严格管控。《进出口橡胶和塑料制品中十溴二苯乙烷的测定气相色谱-质谱法》的制定，具有一定前瞻性，体现了质检行业关注生态文明建设，促进产品质量提升，应对国外技术性贸易措施的积极作用。

据外媒报道，发光二极管(LED)是照明行业的无名英雄。它们运行效率高，散发的热量少，持续时间长。现在，科学家们正在研究一种新材料以使LED在消费电子、医药和安全领域的应用变得更有效且寿命更长。来自美国能源部(DOE)阿贡国家实验室、布鲁克海文国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室和SLAC国家加速器实验室的研究人员报告称，他们已经为此类LED制备了稳定的钙钛矿纳米晶体。来自中国台湾地区的研究院也在这项研究中做出了贡献。钙钛矿是一类具有特殊晶体结构的材料，具有吸光和发光的特性，在一系列节能应用中非常有用，包括太阳能电池和各种探测器。虽然钙钛矿纳米晶体是一种新型LED材料的主要候选材料，但在测试中证明其不稳定。研究小组将纳米晶体稳定在多孔结构中，这种多孔结构被称为金属有机框架，简称MOF。基于地球上丰富的材料并在室温下制造，这些LED有朝一日可能会使成本更低的电视和消费电子产品以及更好的伽马射线成像设备，甚至是用于医学、安全扫描和科学研究的自供电X射线探测器。“我们通过将钙钛矿材料封装在MOF结构中来解决其稳定性问题，”DOE用户设施办公室Argonne的奈米材料中心(CNM)的科学家Xuedan Ma说道，“我们的研究表明，这种方法使我们能大幅提高发光纳米晶体的亮度和稳定性。”美国洛斯阿拉莫斯大学前J. R. Oppenheimer博士后Hsinhan Tsai补充称：“在MOF中结合钙钛矿纳米晶体的有趣概念已经以粉末形式被证明，但这是我们首次成功地将其集成为LED的发射层。”之前试图制造纳米晶体LED的尝试被纳米晶体降解回不需要的体积相所阻碍，这使其失去了纳米晶体的优势并削弱了它们作为实用LED的潜力。大块物质由数十亿个原子组成。像钙钛矿这样的材料在纳米阶段是由几个到几千个原子组成的，因此表现不同。在他们的新方法中，研究小组通过在MOF的矩阵中制造纳米晶体来稳定纳米晶体，就像网球被铁丝网夹住一样。他们使用框架中的铅节点作为金属前体，卤化物盐作为有机材料。卤化物盐的溶液中含有甲基溴化铵，它跟框架中的铅反应并在基体中的铅核周围组装纳米晶体。由于基质会使纳米晶体保持分离，所以它们不会相互作用和降解。这种方法是基于一种解决方案涂层的方法，比目前广泛使用的用于制造无机LED的真空处理要便宜得多。MOF稳定的LED可以制造出明亮的红色、蓝色和绿色光以及每种光的不同色调。洛斯阿拉莫斯国家实验室综合纳米技术中心的科学家Wanyi Nie说道：“在这项工作中，我们首次证明了在MOF中稳定的钙钛矿纳米晶体将创造出各种颜色的明亮、稳定的LED。我们可以创造不同的颜色、提高颜色纯度并提高光致发光量子产量，这是一种衡量材料发光能力的指标。”该研究小组使用先进光子源(APS)--DOE位于阿贡的科学用户设施办公室--进行时间分辨X射线吸收光谱分析，这项技术使他们能发现钙钛矿材料随时间的变化。研究人员能跟踪电荷在材料中移动的过程并了解光发射时发生的重要信息。“我们只能通过APS强大的单个X射线脉冲和独特的时间结构来实现这一点，”阿贡X射线科学部的小组负责人Xiaoyi Zhang说道，“我们可以追踪带电粒子在微小钙钛矿晶体中的位置。”在耐久性测试中，该材料在紫外线辐射、热和电场下表现良好且不会降解并失去其光探测和发光效率，这是电视和辐射探测器等实际应用的关键条件。

为推进气候变化治理和能源转型，促进能源行业供给改革，保障国民经济和民生的可持续和高质量发展，我国以负责任的大国担当态度提出了“3060双碳”目标。氢能因其来源广、燃烧热值高、能量密度大、可储存、可再生的特点，成为我国节能减排和能源变革过程中最理想的能源互联媒介。近几年，国家各部委和地方政府密集出台了一系列促进氢能产业发展的顶层设计方案，以中石化、中石油、国家能源集团、国家电投等为代表的相关央企纷纷布局氢能产业链。质子交换膜燃料电池（PEMFC）汽车作为氢能利用的重要场景，我国早在2006年就将其列入了国家中长期科学和技术发展规划纲要。氢气作为燃料电池汽车的能量载体，其质量的优劣将直接影响PEMFC的运行和寿命正常与否。国内外相关科研机构围绕氢气中杂质组分对燃料电池的损伤机理开展了大量的探索与验证工作，各种微痕量杂质对燃料电池会产生不同的影响：水含量过高会使气体的扩散效率下降，阻止气体到燃料电池的催化层进行反应，影响燃料电池的效率、稳定性和耐久性；二氧化碳、甲烷、氮、氩、氦等杂质组分会降低氢气的分压，导致燃料电池局部氢气供应不足，可能造成电池反极并发生碳蚀现象；一氧化碳会占据 PEM 催化剂的活性位而阻碍氢气在催化剂上的吸附，降低氢气电离出质子的速率，严重时会导致催化剂完全失活；不同种类的硫化物如硫化氢、硫氧碳、二氧化硫、硫醇、硫醚等都会对PEMFC 阴极催化剂产生不可逆的毒化作用；甲酸和甲醛具有类似的毒化作用，两者均会在电池膜电极催化剂表面产生吸附，从而降低反应表面积；氨会降低电池电极电化学反应界面，对 PEMFC 性能产生不可逆的损坏；卤离子在电池阴极上与氧气的竞争吸附会影响燃料电池的工作效率，降低电池性能；颗粒物杂质会占据膜电极的活性位影响电池性能效率，并会影响氢气储存和反应系统的安全[1]。氢燃料质量相关标准的进化史目前ISO以及各个国家针对PEMFC所用燃料氢气中对电池性能以及关键零部件会会造成损害的杂质组分/种类和限值都作了明确的规定，并制定了相应的标准，如ISO 14687:2019、ISO 21087:2019、ISO 19880-8:2020、BS EN 17124:2018、SAE J 2719:2015和GB/T 37244-2018等。我国PEMFC汽车用燃料氢气的现行产品标准为GB/T 37244-2018，最初是以团体标准T/CECA-G 0015-2017的形式于2017年12月发布实施，后在2018年12月以国家标准的形式发布，2019年7月开始实施，该标准中对杂质组分种类和限值要求完全参照国际标准ISO 14687-2:2012和SAE J2719:2015。ISO 14687系列标准经历20多年的制定完善过程，最初以氢燃料质量标准ISO 14687:1999版本发布，后经2004年美国能源部召开的研讨会讨论将氢燃料的关注重点由纯度（Purity）转变为质量（Quality），并与2012年形成ISO 14687-2:2012，该标准系统规定了14类杂质组分的组成和限值要求。目前国际上现行有效的产品质量标准 ISO 14687:2019 由ISO/TC 197 Hydrogen technologies（国际标准化组织氢能技术委员会）于2019年发布，相较于国内现行版本 GB/T 37244-2018 有以下异同处（具体指标见表1）。BS EN 17124:2018规定的内容与ISO 14687:2019完全一致。在对氢气纯度、非氢气总量、水、氧、氦、二氧化碳、一氧化碳、氨、甲酸、总卤化物、最大颗粒物浓度等这11个指标的要求上，ISO 14687:2019与GB/T 37244-2018保持了一致。两者的主要区别在于，ISO 14687:2019放宽了对甲烷、氮、氩和甲醛等4个杂质含量限值的要求，其中对甲烷的含量限值作了单独规定，为100 μmol/mol；氮和氩由原来的合计不超过100 μmol/mol，更改为各自不超过300 μmol/mol；总烃含量的计量方式由“按照甲烷计”更改为“按照C1计且不包含甲烷”；甲醛的含量限量值由原来的0.01 μmol/mol提高为0.2 μmol/mol；总硫含量的计量方式也由“按照硫化氢计”更改为“按照S1计”。此外，ISO 14687:2019还针对一氧化碳、甲醛、甲酸的总含量提出不可超过0.2 μmol/mol的要求。需要注意的是，ISO 14687:2019标准内“总硫”参数所推荐的检测方法ASTM D7652已经于2020年作废了，目前ISO/TC 197正在组织开展ISO 14687:2019下一个版本的修订工作。表1. 国内外现行标准对燃料电池用氢杂质组分的限量值要求项目名称GB/T 37244-2018ISO 14687:2019氢气纯度（摩尔分数）99.97%99.97%非氢气总量300 μmol/mol300 μmol/mol单种/类杂质的最大浓度水（H2O）5 μmol/mol5 μmol/mol总烃2 μmol/mol（按甲烷计）2 μmol/mol（按Cl计、不含甲烷）甲烷（CH4）/100 μmol/mol氧（O2）5 μmol/mol5 μmol/mol氦（He）300 μmol/mol300 μmol/mol氮（N2）100 μmol/mol（两者总量）300 μmol/mol氩（Ar）300 μmol/mol二氧化碳（CO2）2 μmol/mol2 μmol/mol一氧化碳（CO）0.2 μmol/mol0.2 μmol/mol总硫0.004 μmol/mol（按H2S计）0.004 μmol/mol（按S1计）甲醛（HCHO）0.01 μmol/mol0.2 μmol/mol甲酸（HCOOH）0.2 μmol/mol0.2 μmol/mol氨（NH3）0.1 μmol/mol0.1 μmol/mol总卤化物（按卤离子计）0.05 μmol/mol0.05 μmol/mol颗粒物1 mg/kg1 mg/kg我国现行质子交换膜燃料电池汽车用氢气GB/T 37244-2018中提出了需要关注的氢燃料质量有影响的系列杂质组分限量值要求，并针对每种杂质组分分别引用了不同的分析方法标准。考虑到氢气背景条件下的适用性，从经济适用性等角度考虑，笔者认为部分方法标准还存在可以优化和提升的空间。氢能工作组全力开展检测方法标准化体系建设工作产业要发展，标准需先行。质子交换膜燃料电池用氢气作为产业“前端生产的产品”和“后端应用的原料”，建立准确可靠、具有溯源性的质量检测分析方法标准体系至关重要。在制定标准的过程中，要注重标准的质量：既不能造成标准实施过程中技术门槛和成本过高，现场适用性差，变为“僵尸标准”；亦要注意尽量采用先进的技术和方法，有利于技术的更新迭代，促进产业进步发展；既要响应国家提倡的分析仪器装备国产化要求，尽量实现技术自主可控；同时还要兼顾氢能产业对在线和离线测试需求的特点。为了健全我国氢燃料质量分析方法标准体系，2019年3月7日，经全国气体标准化技术委员会批准，依托中国测试技术研究院化学研究所为秘书处，成立全国气体标准化技术委员会气体分析分技术委员会氢能与燃料电池分析方法标准制定工作组（SAC/TC206/SC1/WG1，以下简称“氢能工作组”），氢能工作组负责国内氢能与燃料电池领域气体分析标准化的归口工作。工作组成立之后，在全国气体标准化技术委员会的指导下，秘书处承担单位组织科研人员，并联合工作组各成员单位，针对GB/T 37244和ISO 14687标准中规定的质子交换膜燃料电池汽车用氢气质量检测所涉及到的所有气态组分杂质和颗粒物组分杂质的取样和检测开展联合科研攻关和标准化工作，主要包括各类组分分析方法标准，气体分析术语标准，气体标准样品/物质制备方法，气体采样、取样方法标准等方面。如何确保痕量甚至是超痕量水平的测量需求，准确的取样、高水平的分析方法以及量值稳定、准确、可靠的气体标准物质是非常重要的三个环节。基于以上原则，结合全国气体标准化技术委员会在气体分析方法标准领域的经验积累和氢能工作组的技术优势，我们从2019年开始组织开展了大量针对性的标准化研究工作，目前已经联合国内外的优势分析仪器厂家共同开发了多个整体解决方案。针对不同指标灵活搭配检测仪器针对8个无机和烃类杂质组分需要3台不同仪器检测的问题，中国测试技术研究院的研究人员以岛津GC-2030气相色谱为应用测试平台，采用多阀多柱，热导检测器、火焰离子化检测器和甲烷转化炉组合的气相色谱分析方法，实现一次进样完成8个参数的准确定性定量分析，分析谱图见图1，实验表明THC、CO、CH4、CO2、Ar、O2、He、N2的线性相关系数R20.995，检出限分别为0.020 μmol/mol、0.033 μmol/mol、0.039 μmol/mol、0.14 μmol/mol、0.25 μmol/mol、0.32 μmol/mol、9.5 μmol/mol、1.7 μmol/mol。图1. 氢气中甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氧、氦、氮、氩等7个组分的连续7次进样典型谱图针对标准中限值最为严格和分析难度最大的总硫含量(4 nmol/mol)，中国测试技术研究院的研究人员开发了基于不同来源的氢气中9种典型硫化合物的低温富集与GC-SCD相结合的在线分析解决方案。此方案主要包括高准确度微痕量氢气中多组分硫化物混合气体标准物质、集成了在线动态稀释功能的半导体低温富集系统和硫化学发光气相色谱仪。结果表明此系统的校准曲线的相关系数高于0.999，仪器检出限不高于0.050 nmol/mol，方法检出限最低可达到0.01 nmol/mol，精密度和准确度令人满意（RSD5%，SD15%）。开发的系统成功地应用于实际样品分析[2]。在该方案中，将毛细管色谱柱更换为非保留色谱柱即可用于氢气样品中总硫的分析。图2. 低温富集-GC-SCD在线分析系统数据示意图（出峰顺序为：H2S、COS、CH3SH、C2H5SH、CH3SCH3、CS2、CH3SC2H5、C4H4S和C2H5SC2H5）（左图浓度为0.1、0.2、0.5、1、4、8、10、15、20、30和40 nmol/mol；右图为0.1、0.2，0.5和1 nmol/mol）图3. 燃料电池汽车用氢中痕量硫化物解决方案系统组成图标准的最大价值在于服务社会进步、经济发展和产业创新，其最大使命在于指导、规范和约束使用者得到合理、科学和准确的结论。分析方法在实验室离线使用以及现场在线应用中，要充分考虑方法的适用性、合理性、安全性和经济性，氢能工作组在充分调研和前期实验研究的基础上，紧跟国际上最新的燃料电池用氢气质量标准ISO14687：2019中规定的杂质组分组成和限值要求，分别整理了一些分析方法解决方案供检测实验室和现场参考使用，具体见表2。表2. 针对ISO 14687要求的气体杂质组分分析方法解决方案杂质参数名称限量值要求分析方法解决方案总烃（按Cl计、不含甲烷）2 μmol/mol“三阀四柱+GC-(TCD+FID+MTN)”，在线/离线（注：可采用电化学氧气分析仪在线监控O2组分）甲烷（CH4）100 μmol/mol一氧化碳（CO）0.2 μmol/mol二氧化碳（CO2）2 μmol/mol氧（O2）5 μmol/mol氦（He）300 μmol/mol氮（N2）300 μmol/mol氩（Ar）300 μmol/mol总硫（按S1计）0.004 μmol/mol“低温富集+GC-SCD”，在线/离线甲酸（HCOOH）0.2 μmol/mol“FTIR”或“低温富集+GC-MS”，在线/离线甲醛（HCHO）0.2 μmol/mol“FTIR”或“低温富集+GC-MS”或“CRDS”，在线/离线氨（NH3）0.1 μmol/mol“FTIR”或“CRDS”或“在线吸收-离子色谱法”，在线/离线总卤化合物（按卤离子计）0.05 μmol/mol无机卤化物：“在线吸收-离子色谱法”，在线/离线；有机卤化物：“预浓缩+GC-MS”或“预浓缩+GC-ECD”，在线/离线水分5 μmol/mol露点法、电容法、石英晶体震荡；在线/离线颗粒物1 mg/kg在线滤膜取样+称重法目前，氢能工作组正在组织开展的与燃料氢气质量检测相关的国家标准制修订项目有：“气体分析 质子交换膜燃料电池用氢气质量分析方法 指南（制定）”、“气体分析 微型热导气相色谱法（制定）”、“GB/T 28726-2012 气体分析 氦离子化气相色谱法（修订）”、“气体中微量水分的测定”系列标准修订，“气体中微量氧的测定”系列标准修订等；正在开展的团体标准制定项目：《气体分析 氢气中硫化物含量的测定 低温富集-硫化学发光气相色谱法》、《气体分析 氢气中氨含量的测定 光腔衰荡光谱法》、《气体分析 氢气中氩、氧、氦、甲烷、非甲烷总烃、一氧化碳、二氧化碳含量的测定 气相色谱法》。同时，氢能工作组已组织团队完成了“氢气中甲烷、一氧化碳、二氧化碳、甲醛、甲酸、氨和氯化氢的测定 傅里叶变换红外光谱法”、“氢气中卤化物的测定 在线吸收-离子色谱法”、“甲醛的测定 低温富集-气相色谱/质谱法”、“气体中微量水分的测定 电容法”、“高压气态氢气的取样方法”等系列方法标准的前期验证试验工作，下一步将在全国气体标准化技术委员会的组织下积极申报国家标准，完善涉及燃料氢气质量检测相关的取样和分析方法标准体系，满足我国氢能产业高质量发展对气体分析标准化的需求。参考文献[1] 潘义,邓凡锋,王维康,杨嘉伟,张婷,林俊杰,龙舟,姚伟民,方正.车用燃料氢气中杂质组分分析方法标准化现状与探讨——以质子交换膜燃料电池汽车为例[J].天然气工业,2021,41(04):115-123.[2] Yi P, Feng F D, Zheng F, et al. Integration of cryogenic trap to gas chromatography-sulfur chemiluminescent detection for online analysis of hydrogen gas for volatile sulfur compounds[J]. Chinese Chemical Letters, 2021（DOI：10.1016/j.cclet.2021.05.067）（作者：中国测试技术研究院化学研究所 潘义，邓凡锋）

―为功率器件的低成本化和新一代EV的节能化做出贡献― 　　在NEDO的“战略性节能技术革新计划”中，Novel Crystal Technology,Inc.(以下略称Novel)与大阳日酸(株)及(大)东京农工大学共同开发了作为新一代半导体材料而备受瞩目的氧化镓(β-Ga2O3)的卤化物气相外延（HVPE）。 　　该成果使能够制造大口径且多片外延晶片的β-Ga2O3批量生产成膜装置的开发取得了很大进展，有助于实现成膜成本成为课题的β-Ga2O3外延晶片的大口径低成本化。如果β-Ga2O3功率器件广泛普及，则有望实现产机用电机控制的逆变器、住宅用太阳能发电系统的逆变器、新一代EV等的节能化。图1在6英寸测试晶片上成膜的β-Ga2O3薄膜 　　1 .概述 　　氧化镓(β-Ga2O3)※1与碳化硅(SiC)※2和氮化镓(GaN)※3相比具有更大的带隙※4，因此基于β-Ga2O3的晶体管和二极管具有高耐压、高输出、高效率的特性，β-Ga2O3功率器件※5的开发，日本处于世界领先地位，2021年本公司成功开发了使用卤化物气相外延(HVPE)法※6的小口径4英寸β-Ga2O3外延晶片※7，并进行了制造销售※8。作为该外延成膜的基础的β-Ga2O3晶片与SiC和GaN不同，Bulk结晶的育成迅速的熔体生长来制造，因此容易得到大口径、低价格的β-Ga2O3晶片，有利于功率器件的低价格化。 　　但是，β-Ga2O3的成膜所采用的HVPE法能够实现低廉的原料成本和高纯度成膜，另一方面存在基于HVPE法的成膜装置只有小口径(2英寸或4英寸)且单片式的装置被实用化的课题。因此，为了降低成膜成本，通过HVPE法实现大口径(6英寸或8英寸)的批量式批量生产装置是不可缺少的。 　　在这样的背景下，Novel公司在NEDO (国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构)的“战略性节能技术革新计划※9/面向新一代功率器件的氧化镓用的大口径批量生产型外延成膜装置的研究开发”项目中，制作了β-Ga2O3在本程序的培育研究开发阶段(2019年度)进行了作为HVPE法原料的金属氯化物※10的外部供给技术※11开发，在实用化开发阶段(2020年度~2021年度)为了确立批量生产装置的基础技术，进行了6英寸叶片式HVPE法的外部供给技术※11开发，而且，这是世界上首次成功地在6英寸晶片上成膜了β-Ga2O3。 　　2 .本次成果 　　Novel公司、大阳日酸及东京农工大学开发了6英寸叶片式HVPE装置(图2)，在世界上首次成功地在6英寸测试晶片(使用蓝宝石基板)上进行了β-Ga2O3成膜(图1)。 　　另外，通过成膜条件的优化和采用独自的原料喷嘴结构，证实了在6英寸测试晶片上的β-Ga2O3成膜，以及确认了能够实现β-Ga2O3膜厚分布±10%以下等在面内均匀的成膜(图3)。通过本成果确立的大口径基板上的成膜技术和硬件设计技术，可以构筑β-Ga2O3成膜装置的平台，因此大口径批量生产装置的开发可以取得很大进展。这样，通过β-Ga2O3成膜工艺和应用设备带来的功耗降低，预计在2030年将达到21万kL/年左右的节能量。图2用于β-Ga2O3成膜的6英寸单片式HVPE装置的外观照片图3 β-Ga2O3在6英寸测试晶片上膜厚分布 　　3 .今后的安排 　　Novel公司、大阳日酸及东京农工大学在NEDO事业中继续开发用于β-Ga2O3成膜批量生产装置，今后使用6英寸β-Ga2O3晶片的外延成膜，通过β-Ga2O3薄膜的电特性评价和膜中存在的缺陷评价，得到高品质的β-Ga2O3薄膜，另外，确立β-Ga2O3外延晶片的量产技术后，目标是2024年度量产装置的产品化。用HVPE法制造的β-Ga2O3外延晶片主要用于SBD※12和FET※13，因此预计2030年度将成长为约590亿日元规模的市场(根据株式会社富士经济“2020年版新一代功率器件&功率电瓷相关设备市场的现状和未来展望”) 今后将实现批量生产装置，通过进入β-Ga2O3成膜装置市场和普及Ga2O3功率器件，为促进新一代EV等的节能化做出贡献。 　　【注释】 　　※1氧化镓(β-Ga2O3) 　　氧化镓是继碳化硅和氮化镓之后的“第三功率器件用宽带隙半导体”，是受到广泛关注的化合物半导体，是作为功率器件的理论性能压倒性地高于硅，也超过碳化硅和氮化镓的优异材料。 　　※2碳化硅(SiC) 　　SiC是碳和硅的化合物，是主要用于高耐压大电流用途的宽带隙半导体材料。 　　※3氮化镓(GaN) 　　GaN是镓和氮的化合物，具有比SiC更稳定的结合结构，是绝缘破坏强度更高的宽带隙半导体。主要用于开关电源等小型高频用途。 　　※4带隙 　　电子和空穴从价带迁移到导带所需的能量。将该值大的半导体定位为宽带隙半导体，带隙越大，绝缘破坏强度越高。β-Ga2O3的带隙约为4.5 eV，比Si(1.1 eV)，4H-SiC(3.3 eV)及GaN(3.4 eV)的值大。 　　※5功率器件 　　用于电力转换的半导体元件，用于逆变器和转换器等电力转换器。 　　※6卤化物气相沉积(HVPE)法 　　指以金属氯化物气体为原料的结晶生长方法。其优点是可以高速生长和高纯度成膜。 　　※7β-Ga2O3外延晶片 　　是指在晶片上形成β-Ga2O3的薄膜形成晶片。在成为晶片的晶体上进行晶体生长，在基底晶片的晶面上对齐原子排列的生长称为外延生长(外延生长)。 　　※8成功开发4英寸β-Ga2O3外延晶片，制造销售 　　(参考) 2021年6月16日新闻发布 　　" https://www.novel crystal.co.jp/2021/2595/" 　　※9战略性节能技术创新计划 　　摘要:“https://www.nedo.go.jp/activities/zzjp _ 100039.html” 　　※10金属氯化物 　　是作为HVPE法金属原料的化合物，代表性的金属氯化物有GaCl，GaCl3，AlCl，AlCl3，InCl，InCl3等。 　　※11外部供应技术 　　在HVPE法中，将金属氯化物生成部和成膜部独立分离，从反应炉外部使用配管等供给金属氯化物的技术。 　　※12SBD 　　肖特基势垒二极管(SBD:Schottky Barrier Diode)。不是PN结，而是使用某种金属和n型半导体的结的二极管。其优点是与其他二极管相比效率高、开关速度快。 　　※13FET 　　场效应晶体管( FET:Field Effect Transistor )。闸门电极二电压通过添加通道在区域产生电界根据电子或正孔的密度，控制源漏电极之间的电流晶体管是指。

华洋科仪独家代理的美国DPS便携式气相色谱仪，该仪器配备全球最新的BCD检测器，取代了具有放射源的ECD检测器。在2012中国科学仪器发展年会上荣获“2011年度绿色仪器奖”。 左二：华洋科仪董事长 齐爱华女士 DPS便携式气相色谱仪配备的BCD检测器对溴化物和氯化物具有极高的选择性，其原理是在高温条件下，陶瓷收集器上的铝作为催化剂使得溴化物或氯化物离子化，生成带正电的离子被带负电的收集器收集。该检测器具有稳定快，不含任何放射源以及灵敏度高等特点，填补了环境与食品安全应急检测中卤化物检测的空白，避免了二次环境污染，提高分析时间，真正实现了绿色环保仪器理念。 在2012年，华洋科仪将继续秉承绿色环保理念，为广大客户提供优质的仪器和专业的技术服务。

中国电子显微镜学会、仪器信息网联合报道 2023年10月27日，2023年全国电子显微学学术年会在东莞市会展国际大酒店龙泉厅盛大开幕。大会由电镜学会电子显微学报编辑部主办，南方科技大学、松山湖材料实验室、大湾区显微科学与技术研究中心共同承办，仪器信息网作为独家合作媒体参会报道。大会为期三天，参会人数再创新高，吸引来自高校院所、企事业单位、仪器技术企业等电子显微学领域专家学者2000余人出席参会。10月27-28日上午进行大会报告，27-28日下午及29日全天同时进行13个不同电镜主题的分会场报告。大会现场本次大会共设置十三个分会场：1）显微学理论、技术与仪器发展；2）原位电子显微学表征；3）功能材料的微结构表征；4）结构材料及缺陷、界面、表面，相变与扩散；5）先进显微分析技术在工业材料中的应用；6）扫描探针显微学（STM/AFM等）；7）扫描电子显微学表征（含EBSD）；8）聚焦离子束（FIB）在材料科学中的应用；9）低温电子显微学表征；10）生物显微学研究；11）生物医学和生物电镜技术；12）全国电子显微镜运行管理开放共享实验平台经验交流；13）先进材料。其中，第十三分会场“先进材料”是本次大会首次设置，邀请了众多材料领域知名学者分享报告，吸引了材料领域与会者的热烈关注。电子显微学技术是探索微观世界，揭示材料科学奥秘的重要手段，因此广泛应用于材料学等领域。以下为部分精彩报告摘要：报告人：吉林大学 蒋青 教授报告题目: 电化学合成氨催化材料设计与制备氨是现代农业和粮食生产的关键，重要化工产品和几乎所有药品的原料，以及新能源或氢能源载体。但2020年合成氨行业CO2排放量2.19亿吨，占行业总排放量的19.9%，或总排放量的2%。为实现低碳生产，使用新能源清洁生产合成氨是当务之急。为此，蒋青团队通过设计和制备新型催化材料，研究电化学条件下低耗电量生产合成氨的可能性。结果表明，在新型催化材料的催化作用下，可明显提高合成氨的产率和效率，具有应用前景。报告人：中科院物理研究所 沈洁 特聘研究员报告题目：复合量子器件的应用验证拓扑超导和非常规超导的一个重要实验是波函数对称性的验证，超导二极管效应和相位敏感实验都是有效的实验探测手段。沈洁团队在强自旋轨道纳米线中发现了零场下的超导二极管效应，意味了该诱导超导态呈现时间反演对称破缺的特征，是潜在的P波超导态；且该手性可受化学势调试，即电子型和空穴型呈现相反手性。该实验为用强自旋轨道耦合纳米线构筑量子比特提供了无需外场的优势。报告人：纽约州立大学奥巴尼分校医学科学系 隋海心 高级研究员报告题目：Focused ion beam：a materials science invention in biological research applications在透射电子显微学发展中，不少技术都是首先在材料学研究中最先发展，然后再应用到生物学研究领域。会聚离子束减薄 (FIB milling) 就是这样一个例子。透射电子显微镜的应用要求被研究的样品厚度足够薄以使电子束能够穿透成像。于是薄样品的制备在材料学和生物学透射电镜研究中都成为一个重要方面。生物和材料学科各自发展出了有自己特点的薄样品制备手段。离子束技术是一个在固体材料物理学研究中发展起来的一个成像和样品制备手段。电子和离子双束扫描显微镜 (FIBSEM) 商业化以后，FIB milling也成为固体材料领域一个必备的样品制作手段。2007年开始，该手段被生物学领域借鉴，成为冷冻细胞原位样品制备的一个新办法。同时，用FIBSEM获得塑料包埋生物样品三维密度图也成为新型的体式电子显微学 (volume EM) 的一个主要手段之一。报告人：南方科技大学 任富增 研究员报告题目：共格纳米析出强化高熵合金磨损变形机理研究磨损是造成接触并相对运动的金属构件服役过程中失效的重要原因之一。摩擦能消耗掉全世界约1/3的一次能源，磨损可致使约60%的机器零部件失效，50%以上的机械装备恶性事故源于润滑失效或过度磨损。服役于极端环境的金属材料通常需要具有高强度、良好的延展性以及高耐磨性。然而，实现超高强度通常会导致延展性显著降低。任富增基于热力学计算，利用相分离原理，开发了共格纳米析出相强化的多主元合金，实现了强韧性的协同，系统研究了该类合金的强韧化机理以及在干滑动摩擦条件下的表面梯度结构演变机制。报告人：北京工业大学 隋曼龄 教授报告题目：钙钛矿太阳能电池材料及器件的电子显微学研究卤化物钙钛矿作为一种新型功能材料，具有高的吸收系数、长的激子扩散距离、高的载流子迁移率、低的激子结合能等优异的光物理性质。由于其制备工艺简单、生产成本低廉、柔性性能优异等特点，已经作为光伏器件的光吸收层，应用于第三代高效薄膜太阳能电池中，且其光电转化效率经历了飞跃式发展。尽管卤化物钙钛矿太阳能电池取得了令人瞩目的研究进展，具有诱人的发展前景。然而，其大规模应用仍面临诸多挑战。例如，在稳定性方面，存在水、热不稳定性和离子迁移等问题，而且长时间的光照及紫外线辐照也会对电池造成损伤；此外还有铅元素等带来的毒性方面问题。隋曼龄主要从微纳尺度对卤化物钙钛矿材料及其电池器件的失效机制进行研究。通过球差校正透射电子显微镜对卤化物钙钛矿电池器件各个功能层界面微结构的演变进行精细表征，探究了其失稳机制，在原子和分子尺度提出优化界面、提升稳定性的方法。报告人：浙江大学 袁辉球 教授报告题目：重费米子材料中的演生量子态及其调控在含有 f 电子的材料体系中，局域的 f 电子与巡游电子可以通过近藤效应杂化而导致电子有效质量大幅提升（可达自由电子的上千倍），重费米子因此而得名。重费米子化合物中存在多种能量尺度接近的特征温度，基态易于调控，从而表现出丰富的物态性质，是探索奇异量子态及其演化的理想材料体系。袁辉球在报告中简要介绍了课题组在重费米子超导和量子相变等方面的一些最新研究进展。结果表明，重费米子体系呈现出丰富的量子特性，包括非常规超导、非费米液体、强关联拓扑态等。压力和磁场等参量可以调控重费米子体系中局域电子与巡游电子的杂化强度，诱导不同类型的反铁磁量子相变。在纯净的铁磁重费米子化合物CeRh6Ge4中发现了铁磁量子临界存在的确凿证据，并观察到奇异金属行为。报告人：东南大学 沈宝龙 教授报告题目：结构调控制备铁磁性软磁与催化无序合金铁磁性无序合金作为绿色节能材料在电力电子与清洁能源领域应用前景广阔，是实现“双碳”目标关键材料之一。然而，铁磁性无序合金优异软磁性能、高催化活性原子及电子结构起源尚待进一步厘清，新合金体系仍需进一步探索、制备。沈宝龙在报告中探讨了铁磁性无序合金三种结构调控策略优化软磁与催化性能机制：（1） 采用应力热处理调控制备 FeCoBSiCP 非晶软磁合金，饱和磁极化强度达 1.75 T，矫顽力小于2.2A/m，1T、50Hz条件下损耗低于0.11W/kg，1kHz有效磁导率达33000。应力热处理感生纵向单轴磁各向异性，促使退磁及反磁化过程由均匀畴壁位移主导，大幅提升软磁性能；（2）通过调控热传导率规模化制备厚度14μm FeSiBCuNb合金超薄带，超薄带合金磁心经横磁处理后磁导率在100kHz下高达48000，损耗在0.2T/100kHz下降至94kW/m3。均匀细密非晶-纳米晶双相结构、磁化过程中高密度磁畴结构分布、感生磁各向异性与剩余随机磁各向异性间强相互作用及大电阻率协同促成纳米晶合金超薄带磁心具有优异高频软磁性能；（3）提出全新缺陷构建策略制备(FeCoNiB0.75)97Pt3高熵金属玻璃，实现1000 mA/cm2安培级电流密度超低碱性析氢（104 mV）、析氧（301 mV）过电位，在阴离子膜电解水器件（AEM）测试中保持200小时长期耐久性（100 mA/cm2）。晶格畸变、堆垛层错等缺陷结构有助于优化原子配位构型、调节电子相互作用，增强电解水催化性能。报告人：南方科技大学 刘玮书 教授报告题目：Mg 基热电材料性能调控与缺陷结构室温热电材料是物联网传感器实现自供能的关键技术，正成为影响全球物联网技术变革的重要因素。经典的碲化铋室温热电材料发现于上世纪60年代，一直被沿用至今，缺少新的室温热电材料。刘玮书从广义B*参数设计原则出发，讨论新型室温电子热电材料 Mg3+σSb2-xBix:Mn0.01的热电输运特性，该材料在功率因子和热电优值均超越经典的N型 Bi2Te2.7Se0.3材料。报告将主要聚焦Mg3+σSb2-xBix:Mn0.01材料中的Mg空位缺陷、复合缺陷、Janus纳米析相等微观缺陷，对电子和声子输运行为的影响，以及其对热电性能的提升。报告还讨论了基于多元合金策略，解决 Mg3Sb2基界面连接难题，实现高强、低阻、高稳定的可靠连接的最近进展。报告人：南方科技大学/北京工业大学 韩晓东 教授报告题目：《原子分辨的宽温区材料力学显微镜与高强高韧材料设计》、《原子分辨材料力学行为实验方法与装置》人类发展时代就是用材料命名的，而显微科学技术推动材料发展腾飞。韩晓东表示，工欲善其事，必先利其器，当前72%的物理学、81%的化学和95%的生理学或医学诺贝尔奖是借助尖端科学仪器来完成的。而原子尺度原位高温力学实验技术始终处于国际空白领域，面临着诸多技术难点。针对于此，韩晓东所在团队多年来始终致力于原子尺度原位高温力学实验平台研制。界面现象的微观尺度测量是 2021 年 Science 公布的 125个科学问题之一。在材料科学领域，晶界与孪晶界是两类重要的固-固界面，其力学行为的微观尺度表征与测量是材料科学领域的基础科学问题与难题。报告中，韩晓东介绍了小组原创发展的系列材料力学行为的原子层次原位动态表征方法及相关材料弹塑性原子层次机理，晶界及孪晶界塑性原子机制在原子层次原位影响材料弹塑性行为及机理，拓展材料的弹、塑性理论，并提出提高材料弹性及塑性的新途径。 颁发优秀报告奖分会主席韩晓东 致分会闭幕辞“先进材料”专场结束后，由分会主席向三位青年学者颁发了优秀报告奖，并由韩晓东致分会闭幕辞。