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課題組開(kāi)展形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的研究，自主研發(fā)了適用于航天環(huán)境的多種類(lèi)、不同系列的形狀記憶聚合物材料，這些材料能滿(mǎn)足高低軌道等不同極端空間環(huán)境的需求。與形狀記憶合金不同，形狀記憶聚合物是一種激勵(lì)響應(yīng)聚合物材料（圖1），具有主動(dòng)可控大變形（20%-500%）、驅(qū)動(dòng)方式多樣、剛度可變等特性，可被設(shè)計(jì)成集驅(qū)動(dòng)與承載功能一體化的部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，未來(lái)有望部分替代復(fù)雜的機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本次搭載的“基于形狀記憶聚合物智能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的可展開(kāi)柔性太陽(yáng)能電池系統(tǒng)”主要包括哈工大研制的形狀記憶復(fù)合材料鎖緊釋放機(jī)構(gòu)、形狀記憶聚合物復(fù)合材料可展開(kāi)梁和上海空間電源研究所研制的柔性太陽(yáng)能薄膜電池。基于復(fù)合材料力學(xué)理論和結(jié)構(gòu)精細(xì)化設(shè)計(jì)，形狀記憶聚合物復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)柔性太陽(yáng)能電池的鎖緊、釋放和展開(kāi)，及展開(kāi)后高剛度可承載等功能。

新能源學(xué)院趙學(xué)波教授領(lǐng)銜的氫能團(tuán)隊(duì)在具有工業(yè)應(yīng)用前景的丙烷氧化脫氫制丙烯高性能催化劑研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)論文《含硼金屬有機(jī)框架化合物衍生的球形超結(jié)構(gòu)氮化硼納米片》（A Spherical Superstructure of Boron Nitride Nanosheets Derived from Boron-Contained Metal-Organic Frameworks）在國(guó)際化學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Journal of the American Chemical Society發(fā)表。我校2016級(jí)博士生曹磊、新能源學(xué)院代鵬程副教授為該論文共同第一作者，新能源學(xué)院趙學(xué)波教授、代鵬程副教授、昆士蘭大學(xué)Yusuke Yamauchi教授為共同通訊作者，中國(guó)石油大學(xué)（華東）為第一署名單位。 丙烯是極為重要的大宗化工基礎(chǔ)原料，后續(xù)衍生出的眾多有機(jī)化工產(chǎn)品在建筑、汽車(chē)、包裝紡織等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。近年來(lái)隨著丙烯下游產(chǎn)業(yè)規(guī)模的迅速擴(kuò)張，傳統(tǒng)的丙烯來(lái)源已無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，因而亟需開(kāi)發(fā)新的丙烯來(lái)源。丙烷氧化脫氫制丙烯具有底物轉(zhuǎn)化率高、工藝能耗低和無(wú)積碳不易失活等優(yōu)勢(shì)，極具工業(yè)應(yīng)用前景。但是由于產(chǎn)物丙烯容易與氧化劑發(fā)生過(guò)度氧化，降低了目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性，從而讓丙烷氧化脫氫工藝一直無(wú)法達(dá)到工業(yè)化的要求。因此，開(kāi)發(fā)一種高效催化劑，抑制過(guò)度氧化，提升產(chǎn)物中丙烯的選擇性是推動(dòng)丙烷氧化脫氫發(fā)展最直接有效的手段。 氮化硼是目前烯烴選擇性最高的丙烷氧化脫氫催化劑，但是單程烯烴收率離工業(yè)化需求仍有一定差距。通過(guò)可控合成提高活性物種在氮化硼表面的含量和分散度是一種提升催化性能的有效途徑。構(gòu)建分層的三維結(jié)構(gòu)，尤其是基于二維氮化硼納米片為基本單元的球狀三維結(jié)構(gòu)，有助于提高邊緣活性物種的含量。除豐富的邊緣活性位點(diǎn)外，特殊的三維球狀結(jié)構(gòu)促使反應(yīng)混合氣沿著球面進(jìn)行有效地?cái)U(kuò)散并充分與活性位接觸，提高催化劑的催化活性。然而迄今為止，如何控制氮化硼納米片自組裝形成三維球狀超結(jié)構(gòu)仍是一個(gè)充滿(mǎn)挑戰(zhàn)性的工作。 針對(duì)上述問(wèn)題，研究人員以金屬有機(jī)框架化合物（MOFs）為前驅(qū)體，通過(guò)溶劑熱轉(zhuǎn)換的方式制備了三維球形超結(jié)構(gòu)MOFs納米片（SS-MOFNSs），并進(jìn)一步以SS-MOFNSs為自犧牲模板，制備了球形超結(jié)構(gòu)氮化硼納米片（SS-BNNSs）催化劑。 SS-BNNSs在丙烷氧化脫氫反應(yīng)中表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化性能，510 ºC的操作溫度下，產(chǎn)物中烯烴的收率達(dá)到了40.2%（丙烯，27.8%；乙烯，12.4%），遠(yuǎn)超商業(yè)化的氮化硼納米片（丙烯，23.8%；乙烯，8.6%）和高比表面積的氮化硼纖維（丙烯，20.7%；乙烯，10.2%）。通過(guò)系統(tǒng)的表征可以發(fā)現(xiàn)，SS-BNNSs表面富含B-OH，讓催化劑無(wú)須活化就可以直接催化反應(yīng)進(jìn)行，同時(shí)特殊的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)提高了活性物種的分散度，利于反應(yīng)氣與活性位點(diǎn)快速接觸和產(chǎn)物丙烯的迅速脫附，提升了產(chǎn)物丙烯的單程收率。SS-BNNSs自組裝的構(gòu)造過(guò)程和結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)帶來(lái)的性能提升拓寬了催化劑的設(shè)計(jì)思路。 該研究成果獲得審稿專(zhuān)家充分肯定，審稿專(zhuān)家一致認(rèn)為該工作提出的含硼MOFs衍生三維超結(jié)構(gòu)氮化硼納米片具有很好的創(chuàng)新性，其作為丙烷氧化脫氫催化劑表現(xiàn)出的高烯烴收率在工業(yè)應(yīng)用方面具有較大潛力，為丙烷氧化脫氫催化劑的研究提供了新的參考。

熱電材料是能夠?qū)崿F(xiàn)熱能與電能直接相互轉(zhuǎn)換的新能源材料，在熱電制冷和廢熱發(fā)電等方面有著廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)于提高現(xiàn)有能源利用率和緩解能源危機(jī)有重要作用。然而熱電材料大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用面對(duì)著成本高效率低的瓶頸，因此，開(kāi)發(fā)利用原料豐富、廉價(jià)、低毒的熱電材料越來(lái)越受到研究者的關(guān)注。SnSe作為近年來(lái)熱電材料中的研究熱點(diǎn)，保持著目前熱電材料中最高品質(zhì)因子 (ZT)的世界記錄。其優(yōu)異的熱電性能主要來(lái)源于其超高的功率因子和超低的晶格熱導(dǎo)率。它的低導(dǎo)熱性已經(jīng)成功解釋?zhuān)ê渭亚宓日n題組有報(bào)道），然而高的功率因子等電性能都間接地進(jìn)行解釋?zhuān)瑳](méi)有直接和強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。角分辨光電子能譜儀(ARPES)是研究其電屬性最好的實(shí)驗(yàn)方法，它是一種可以直接測(cè)量單晶樣品能帶結(jié)構(gòu)的高端儀器。 在本論文中，陸強(qiáng)聲等利用我校測(cè)試中心的ARPES儀器對(duì)無(wú)摻雜和空穴摻雜的SnSe單晶在不同溫度 (80 – 600 K)下的能帶結(jié)構(gòu)作了系統(tǒng)性的測(cè)量。根據(jù)測(cè)量和數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，他們認(rèn)為該體系價(jià)帶頂?shù)目昭ㄓ行з|(zhì)量比理論值要大，并且溫度越低，有效質(zhì)量越大。由這一結(jié)論出發(fā)，結(jié)合簡(jiǎn)單的單帶輸運(yùn)模型，他們發(fā)現(xiàn)這種有效質(zhì)量的異常增加可以定量解釋該體系在測(cè)量溫度下的電屬性。因此，論文為解釋硒化錫熱電材料的電學(xué)行為提供了一種新的思路。

本發(fā)明公開(kāi)了一種含陽(yáng)離子的釕絡(luò)合物染料及其制備的染料敏 化太陽(yáng)能電池。該釕絡(luò)合物染料含有機(jī)陽(yáng)離子，能改善染料敏化太陽(yáng) 能電池的光電性能，具體地，能提高染料敏化太陽(yáng)能電池的短路電流、 開(kāi)路電壓和填充因子，從而明顯提高染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換 效率。

太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的界面蒸發(fā)是一種綠色環(huán)保、可再生、有前途的用于海水淡化和廢水凈化的新方法，可以長(zhǎng)期且有效的解決淡水資源短缺的問(wèn)題。本科技創(chuàng)新成果為一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的基于納米復(fù)合光熱膜的海水淡化 / 廢水凈化裝置。通過(guò)調(diào)整納米復(fù)合光熱膜的相比例等因素，實(shí)現(xiàn)光熱膜的選擇與滲透率的平衡。納米復(fù)合有利于形成多層微孔結(jié)構(gòu)，促使光在膜內(nèi)部發(fā)生多次內(nèi)反射，并可以為蒸發(fā)提供足夠的水輸運(yùn)通道。納米復(fù)合光熱膜具有協(xié)同效應(yīng)，既可以實(shí)現(xiàn)高的水蒸發(fā)速率和蒸發(fā)率，又對(duì)有機(jī)染料、鹽離子以及重金屬離子等具有高的去除率。

5月26日,由清華大學(xué)作為主要技術(shù)研發(fā)方的世界首個(gè)非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能電站——江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能?chē)?guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目正式投產(chǎn)。

能源與環(huán)境問(wèn)題是目前人類(lèi)面臨的兩個(gè)重大危機(jī)，也是科研工作者關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池以其獨(dú)特的物理性質(zhì)、醒目的光電轉(zhuǎn)化效率和良好的工業(yè)應(yīng)用前景等特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種擁有巨大解決能源問(wèn)題潛力的光伏器件。但其電池效率衰減(穩(wěn)定性)等問(wèn)題是其走向工業(yè)化應(yīng)用急待解決的課題。現(xiàn)行鈣鈦礦電池比較普遍使用的空穴傳輸材料是一種比較昂貴的螺二芴結(jié)構(gòu)化合物(spiro-OMeTAD)，需要通過(guò)摻雜鋰鹽以提高電池的性能，但這同時(shí)加劇了鈣鈦礦電池的不穩(wěn)定性。所以一直以來(lái)研究人員希望尋找更加廉價(jià)和穩(wěn)定的空穴傳輸材料來(lái)替代傳統(tǒng)材料。 酞菁銅是一種具有優(yōu)異光電特性的廉價(jià)小分子半導(dǎo)體材料。但其有機(jī)溶解性比較差，不利于廉價(jià)液相工藝規(guī)模制備光電器件。許宗祥課題組從分子設(shè)計(jì)層面出發(fā)，開(kāi)發(fā)八甲基取代的酞菁銅并制備納米材料，通過(guò)酞菁納米材料與廉價(jià)商業(yè)化的高分子材料聚噻吩復(fù)合，開(kāi)發(fā)出了具備更高載流子遷移速率及環(huán)境穩(wěn)定性的空穴傳輸材料，實(shí)現(xiàn)溶液法制備出光電轉(zhuǎn)換效率為16.61%的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，效率高于傳統(tǒng)商業(yè)化的螺二芴結(jié)構(gòu)化合物(spiro-OMeTAD)。同時(shí)器件的穩(wěn)定性大幅度提高。

何鳳課題組實(shí)現(xiàn)了有機(jī)太陽(yáng)能電池效率和穩(wěn)定性的雙重提高。目前何鳳課題組研制的氯取代聚合物太陽(yáng)能電池能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到11.2％，是富勒烯類(lèi)有機(jī)太陽(yáng)能電池體系最高效率之一。 何鳳教授介紹，氯原子具有較強(qiáng)的電負(fù)性和原子半徑，能夠在更大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)分子的能級(jí)結(jié)構(gòu)，提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓和效率。同時(shí)，氯原子在外圍有空的3d軌道，可以賦予電子單元或共軛體系更強(qiáng)的相互作用，同時(shí)可通過(guò)這種強(qiáng)的分子間相互作用有效地調(diào)節(jié)材料的薄膜穩(wěn)定性，使其器件使用壽命長(zhǎng)于其他太陽(yáng)能電池。 此外，氯取代策略在合成上相對(duì)容易而且原材料價(jià)格較低，因此在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中能夠大大節(jié)約成本，有利于太陽(yáng)能電池的批量生產(chǎn)和商業(yè)化推廣。