苝四羧酸铈在TiO_2纳米晶膜上的光电转化性质

报道了Ce3+和Ce4+两种金属离子桥联苝四羧酸在二氧化钛纳米晶电极上自组装膜的制备,并利用紫外可见光谱、红外光谱、光电子能谱等手段对自组装膜进行了表征. 通过同步辐射光电子能谱确定了自组装膜的HOMO能级. 基于自组装膜敏化二氧化钛纳米晶电极的薄层三明治型太阳能电池具有较好的光电转化性质. 在480 nm, 苝四羧酸敏化二氧化钛电极产生了26.9%的入射单色光子-电子转化效率(IPCE), 而由Ce4+离子或Ce3+离子桥联所形成的自组装膜分别产生了55.8%和39.1%的IPCE. 金属离子桥联苝四羧酸自组装膜相当于一种配合物, 其HOMO能级比苝四羧酸自组装膜的高, 这是形成铈离子桥联苝四羧酸后IPCE提高的一个主要原因.     

不同中心离子对自组装三元配合物膜光诱导电子转移性质的影响

在ITO(indium-tin-oxide)透明电极上,按照一种新的自组装策略分别制备了3种以四价金属离子Sn⁴⁺,Zr⁴⁺和Ce⁴⁺为桥连中心离子、以四羧酸为功能染料配体分子、以草酸为连接配体的光电功能自组装膜.用接触角、紫外光谱、X射线光电子能谱(XPS)和电化学循环伏安作了表征.并测定了这3种自组装膜体系的光电转换性质及电子给体、 偏压、光强等因素的影响.     

不同中心离子对自组装三元配合物膜光诱导

在ITO(indium-tin-oxide)透明电极上,按照一种新的自组装策略分别制备了3种以四价金属离子Sn4+,Zr4+和Ce4+为桥连中心离子、以苝四羧酸为功能染料配体分子、以草酸为连接配体的光电功能自组装膜.用接触角、紫外光谱、X射线光电子能谱(XPS)和电化学循环伏安作了表征.并测定了这3种自组装膜体系的光电转换性质及电子给体、偏压、光强等因素的影响.     

染料敏化稀土离子修饰二氧化钛纳米晶电极的光电化学性质

制备了N3染料敏化的稀土离子表面修饰二氧化钛纳米晶电极. 由于在新电极表面形成了一个势垒, 这个势垒可以有效地抑制电极表面的电荷复合, 因此改善了电极的光电转化性质. 其中N3染料敏化Yb³⁺离子修饰TiO₂电极在73.1 mW/cm²白光照射下的光电转化效率比TiO₂电极增大了15%.     

Ce离子水解断裂Oligomers DNA中磷酸二酯键

报道了用变性聚丙烯酰胺凝胶电泳-银染法和增强Raman光谱研究Ce离子水解断裂26个碱基的单链Oligomers DNA的实验结果.Ce³⁺离子需要有氧气存在的条件下,氧化生成Ce⁴⁺离子后才能切断Oligomers DNA.系统研究了各种条件下Ce⁴⁺离子对Oligomers DNA的切断反应,在酸性、碱性条件下都能水解切断Oligomers DNA,在近中性时切断作用最强.反应温度的升高、反应时间的延长以及Ce⁴⁺离子浓度的增大都有利于该切断反应.由增强Raman光谱的研究可推断Ce⁴⁺离子可以水解断裂Oligomers DNA中5′位和3′位的磷酸二酯键并提出了反应机理.     

Ce3+对菠菜D1/D2/Cytb559复合物影响的光谱学研究

从Ce³⁺处理过的菠菜PSⅡ颗粒中纯化出了D1/D2/Cytb559复合物并研究了Ce³⁺对其光谱学性质的影响. 结果表明Ce³⁺处理过的菠菜生长发育改善, PSⅡ颗粒电子传递效率明显加快, D1/D2/Cytb559复合物UV-Vis 谱在Soret区和Q区分别蓝移3和2 nm; 荧光发射峰蓝移5 nm; EXAFS谱表明Ce³⁺已结合到D1/D2/Cytb559复合物上. 推测Ce³⁺已同时参与叶绿素卟啉环中N的配位和多肽氨基酸羧基氧的配位, Ce—N键长为0.253 nm, Ce—O键长为0.32 nm. CD谱表明Ce³⁺结合后其复合物二级结构未发生明显变化. 认为Ce³⁺加强了D1/D2/Cytb559复合物P680⁺原初电子供体的功能, 但对反应中心复合物的构象影响不大.     

层状多核配合物自组装膜中金属离子对光致电子转移性质的影响

本文通过三种金属离子桥联的方式制备了一系列cis-RuL₂(SCN)₂ （L代表4,4’二羧基-2,2’联吡啶）自组装膜，并利用接触角,UV光谱，循环伏安法以及XPS对自组装功能膜进行了表征。通过对其光致电子转移特性的详细研究，得到了最大阳极稳定光电流为1773-1843 nA/cm²，最大量子产率为3.2%。入射光强，偏压以及电子给体对体系性能的影响也进行了研究。研究结果表明不同的金属离子桥联在自组装膜上能显著地改善电子传输特性。桥联金属离子在自组装膜中能同时起到功能和结构的两种作用。这种自组装的成膜方式提供了一种非常好的修饰此类相似体系的新途径。     

3-氨基丙基三甲氧基硅烷自组装提高染料敏化太阳能电池的效率

以3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTS)修饰的二氧化钛为负极制备的染料敏化太阳能电池在100 mW·cm^-2的模拟太阳光照下的短路电流、开路电压、光电转换效率分别为18.32 mA·cm^-2、775.9 mV、9.15%. 而没有经过ATPS修饰的电池三项性能参数分别为18.08 mA·cm^-2、749.9 mV、7.70%, 修饰后电池的光电转换效率提高了18.8%, 同时填充因子由0.57提高为0.64. 暗电流-电压曲线显示起始电压从-0.30 V变化到-0.40 V, 表明二氧化钛电极和电解液之间的暗反应得到了有效抑制, APTS作为阻挡层减少了二氧化钛电极表面的缺陷与表面态. 另外, 通过实验设计, 将APTS与染料层-层自组装于二氧化钛电极上, 通过X射线光电子能谱(XPS)研究了二氧化钛层、APTS、染料的作用形式. 定性与定量结果表明: APTS中的乙氧基部分脱除后形成了Si―O―Ti单桥或者双桥键, 钌染料cis-Ru(dcpyH₂)₂(SCN)₂通过分子中的部分―COOH与APTS中的―NH₂形成的静电作用力吸附在TiO₂电极上. 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱的结果进一步证明了这种分子间作用.     

(Li,Ca,A)2SiO4:Eu,Bi发光体的合成和发光性能的研究(A=Al,Y,La,Gd)

为了寻找新的发光基质材料,用高温固相反应合成了(Li,Ca,A)₂SiO₄:Eu,Bi系列发光体(A=Al,Y,La,Gd).通过激发光谱和发射光谱的测试.首次在碱土金属硅酸盐体系中研究了Al,Y,La,Gd等三价金属离子对Bi³⁺、Eu³⁺发光特性和Bi³⁺敏化Eu³⁺发光性能的影响,得到了良好的基质组成.实验结果表明.基质中适当含量的Gd³⁺可大幅度提高Eu³⁺的发光强度,使⁵D₀-⁷F₂发射强度增加6倍.Bi³⁺对Eu³⁺有很好的敏化作用,以A=Gd或Al时较好,对⁵D₀-⁷F₁辐射跃迁的敏化效果尤为突出.     

微透析取样法研究金属离子与蛋白质的竞争结合作用

采用微透析结合高效液相色谱法建立了一种研究金属离子与蛋白质竞争结合作用的方法. 采用Cu²⁺, Ni²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺与人血清蛋白(human serum albumin, HSA)为模型化合物, 通过各种离子之间的竞争结合的研究表明: 在HSA上Cu²⁺和Ni²⁺有共同的第一结合位点, Cd²⁺ 和Zn2+有共同的第一结合位点, 它们在HSA上有一多离子的共同结合位点. 本方法具有通用、快速、方便等特点, 可用于无理想谱学探针的蛋白质-金属离子相互作用体系的研究.     

La3+, Ce3+处理诱导菠菜Rubisco与Rubisco活化酶复合体的形成

用LaCl₃, CeCl₃处理菠菜后证实La³⁺, Ce³⁺处理可诱导菠菜体内形成Rubisco和Rubisco活化酶的复合体. 从LaCl₃, CeCl₃处理的菠菜体内纯化得到的蛋白其SDS-PAGE电泳分析证明除具有Rubisco的大小亚基(55, 14.4 kd)之外, 在邻近大亚基处还具有Rubisco活化酶的45和41 kd的两个大亚基; 非变性PAGE电泳分析证明除具有Rubisco的一条带(560 kd)以外, 在距Rubisco大约2倍距离处还有一条分子量在1100 kd左右的带, 推测为Rubisco和Rubisco活化酶的复合体. La³⁺, Ce³⁺处理的酶活性分别是对照纯Rubisco的1.8和2.8倍, 吸收光谱和荧光发射光谱强度也明显高于对照的纯Rubisco, 总巯基数均比对照纯Rubisco每摩尔多36~39个, 表面巯基数分别多14~25个, CD光谱计算表明La³⁺, Ce³⁺处理的酶二级结构与对照的有较大差异. 体内酶活性测定表明La³⁺, Ce³⁺处理的为对照的1.5和1.9倍.     

Sb,Bi,Zr,Si元素微量掺杂对荧光粉YAG∶Ce发光性能的影响

采用高温固相法分别合成了Sb³⁺,Bi³⁺,Zr⁴⁺,Si⁴⁺共掺杂的YAG:Ce黄色荧光粉。研究了YAG:Ce黄色荧光粉的发光强度随元素种类以及微量掺杂浓度的变化情况及相关机理。结果显示,随着元素Sb³⁺,Bi³⁺,Zr⁴⁺,Si⁴⁺掺杂浓度的增加,发射峰强度均表现出先增大后减小的趋势。Sb³⁺,Bi³⁺与Ce³⁺之间存在多极子相互作用的共振传递及晶格修复作用,当Sb³⁺,Bi³⁺掺杂浓度分别为0.5和0.1 mmol时发射峰强度达到最大值,分别提高了35.5%和44.8%。在YAG:Ce中由于Zr⁴⁺,Si⁴⁺的电荷补偿作用,促进Ce⁴⁺→Ce³⁺的转化,从而提高了YAG:Ce的发光强度。Zr⁴⁺,Si⁴⁺掺杂浓度分别在0.3和7 mmol时达到最大值,分别提高了27.4%和31.2%。由荧光粉颗粒形貌可知,Sb³⁺,Bi³⁺,Zr⁴⁺,Si⁴⁺元素的微量掺杂能促使晶粒长大,并且近似球型,导致发光强度有明显的提高。     

含有p-n单元的苝聚酰亚胺的合成及其敏化光电池的性能研究

设计、合成并表征了含有p-n(供电子-吸电子)单元的苝聚酰亚胺PPI, 并研究了其作为敏化电极材料的光电池的性能. 产物为非晶态. 从电子谱中计算出其能带带宽为2.16 eV, 用电化学循安伏安法计算得到其电子亲和势(E_a, 最低空轨道能级)为－3.97 eV, 离子势(IP, 最高占据轨道能级的绝对值)为6.13 eV, 其能级与二氧化钛的能级相匹配, 对二氧化钛有较好的敏化作用. 光电池的光电流作用谱(IPCE)与紫外电子谱十分相似, 光电压与光强之间有指数的关系. 用苝聚酰亚胺为敏化剂的光电池的光电转换效率为0.0135%.     

螺吡喃衍生物在固相基质中的应用

合成了一种新的螺吡喃衍生物, 将其应用到PVC膜固相基质中, 用于Zn²⁺的荧光检测. 优化条件下, 该敏感膜对Zn²⁺的响应范围为4.94×10^−7~4.15×10^−4 mol·L^−1, 检测限为1.51×10^−7 mol·L^−1. 实验发现, 该敏感膜具有很好的光学稳定性、重现性和可逆性, 而且与其他过渡金属离子如Hg²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺或碱金属和碱土金属离子相比, 该敏感膜对Zn²⁺的荧光增强具有高选择性.     

不同取代基卟啉衍生物敏化纳米TiO2多孔膜电极的光电性质研究

采用含有不同取代基的卟啉衍生物四羟基苯基卟啉(THPP)和四羧基苯基卟啉(TCPP)分别对纳米TiO2多孔膜电极进行敏化.对两种敏化电极进行了UV-Vis光谱、FTIR光谱和X射线光电子能谱(XPS)测试.结果表明,TiO2与TCPP的作用比与THPP的作用强.在相同浸泡条件下,TiO2电极吸附TCPP的量大于吸附THPP的量.将两种敏化电极分别组装成光电化学电池,从正背两个方向照射光电池,研究它们在不同照射方向下的光电流响应.从光电化学电池的I-V曲线计算TCPP敏化的光电化学池的总光电转换效率(η)为0.13%,而THPP敏化的光电化学电池的η为0.06%.     

Sm3+与Nd3+离子在LaOX系列基质中的配位场微扰能级及其光谱解析

合成了LaOX:Sm³⁺和LaOX:Nd³⁺磷光体(X^-=Cl^-,Br^-),测定了它们在空温和液氮温度下的荧光光谱;基于双层点电荷配位场模型,对其荧光光谱进行了理论归属,并讨论了基质对希土离子晶场效应的影响等问题.     

Ru(II)染料与聚3-甲基噻吩复合敏化纳米结构TiO2电极的光电化学研究

利用光电流作用谱、循环伏安等光电化学方法研究了染料RuL₂(SCN)₂: 2TBA (L＝2,2'-bipydine-4,4'-dicarboxylic acid)与聚3-甲基噻吩(P3MT)复合敏化电极的光电化学性质. RuL₂(SCN)₂: 2TBA/P3MT复合敏化TiO₂纳米晶多孔膜电极比染料RuL₂(SCN)₂: 2TBA敏化TiO₂纳米结构电极的光电转换效率大幅度提高. 复合敏化电极中存在p-n异质结有效地抑制了电子的反向复合, 减少了电子的损失.     

Ru(II)染料与聚3-甲基噻吩复合敏化纳米结构TiO2电极的光电化学研究

利用光电流作用谱、循环伏安等光电化学方法研究了染料RuL₂(SCN)₂: 2TBA (L＝2,2'-bipydine-4,4'-dicarboxylic acid)与聚3-甲基噻吩(P3MT)复合敏化电极的光电化学性质. RuL₂(SCN)₂: 2TBA/P3MT复合敏化TiO₂纳米晶多孔膜电极比染料RuL₂(SCN)₂: 2TBA敏化TiO₂纳米结构电极的光电转换效率大幅度提高. 复合敏化电极中存在p-n异质结有效地抑制了电子的反向复合, 减少了电子的损失.     

稀土离子与胰岛素结合引起构象和聚集态变化

为阐明稀土离子(Ln³⁺ )对胰岛素的跨膜转运和降糖作用的机理, 通过谱学方法研究了Ln³⁺与去锌和含锌胰岛素的相互作用. 结果表明Ln³⁺与胰岛素的结合诱导胰岛素从二级到高级结构的改变与其浓度相关. 在低浓度下, 它们诱导胰岛素单体分子内的构象变化. 变化涉及它与胰岛素受体结合区域(B(24~30)). 这可能与Ln³⁺在低浓度下增强胰岛素与其受体结合有关. Ln³⁺还能促进胰岛素单体之间的聚集. Ln³⁺诱导胰岛素聚集的能力大于Zn²⁺ . 这种聚集可以用EDTA解聚而部分恢复. 提示Ln³⁺诱导的聚集不是变性聚集. 与Zn²⁺ 相似, 在一定的浓度范围内, Ln³⁺具有稳定胰岛素的作用, 但强于Zn²⁺ .     

二氧化钛纳米晶溶胶内渗透电极对染料敏化太阳能电池的光伏性能的提高

以自制的过氧钛酸(PTA)水溶液为前驱体,用水热法制备了透明锐钛矿相二氧化钛溶胶.无需有机添加剂可得到直径小于7 nm的棒状二氧化钛纳米晶溶胶.通过将溶胶内渗透到染料敏化太阳能电池(DSSCs)的多孔二氧化钛电极后,消除了多孔电极内的大孔并改善了电极内纳米晶之间的连通性.用扫描电子显微镜(SEM)和光学轮廓仪对溶胶内渗透后的光阳极进行了表征.结果表明:小颗粒棒状二氧化钛纳米晶附着在多孔的二氧化钛表面,填充了电极由于烧结产生的大孔,并在多孔的二氧化钛内部形成了有利于电子传输的网络结构.与未经处理的多孔电极相比,改性后的光阳极组装成染料敏化太阳能电池后光电转化效率提高了64%.