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研究人员介绍,石墨炔的引入不仅改善了界面材料的薄膜形态,更好地调控界面特性,提升了器件的短路电流值,从而增加了器件的光电转换效率,而且器件效率不受电压扫描条件影响。另外,该项研究还发现石墨炔与P3HT作为修饰材料构筑的钙钛矿太阳能电池,其光电转换效率提高了20%。在业内人士看来,上述系列研究为提高钙钛矿电池的性能和新型碳材料的应用开发以及钙钛矿电池器件的研究提供了新的思路。
2015年,研究人员围绕石墨炔的电容器性能开展研究时,发现其具有优异的电容器性能,电容也远高于其他碳材料。因此,石墨炔电容器能够同时具备高功率密度和高能量密度。
研究人员还发现,石墨炔负载金属钯可高效催化还原4-硝基苯酚,还原速率(0.322 min-1)分别是Pd-碳纳米管、Pd-氧化石墨烯和商用Pd碳的40倍、11倍和5倍;氮掺杂石墨炔具有非常优异的氧还原催化活性,已经与商业化铂/碳材料相当,有望实现对贵金属铂系催化剂的替代。而由于石墨炔三键具有极高的化学活性,TiO2(001)-石墨炔复合物等石墨炔基材料显示了独特光催化、电化学催化及催化性能。
此外,石墨炔作为量子点太阳能电池的缓冲层,可大大提高PbS量子点太阳能电池的效率并可显著降低功函,高效促进量子点太阳能电池空穴输运的能力,显著提高量子点太阳能电池光电转换效率和稳定性。
目前,中科院化学所有机固体实验室科研人员仍然在试图用像石墨烯一样通过控制生长及物理剥离方法,获得石墨炔单层结构。“虽然存在困难,但已经有了长足进展,有可能在短时间内解决这个问题。”李玉良介绍说。而对于石墨炔的单体合成,李玉良认为,其大批量制备及工业化尚待时日。
作为具有中国自主知识产权的新材料,石墨炔的发现在国际上产生了重要影响,被同行评价认为“这是碳化学的一个令人瞩目的进展,是真正的重大发现”。
德国著名物理学家Gorling教授的研究指出石墨炔是狄拉克锥物质,他认为这是有带隙的石墨炔在许多性能方面超过零带隙石墨烯的重要因素。
《今日材料》期刊以“Flat-packed carbon”为题指出“合成、分离新的碳同素异形体是过去二三十年研究的焦点,中国科学家首次化学合成了3.6平方厘米的石墨炔薄膜,其优良性能可与硅媲美,有可能与石墨烯一起成为未来电子器件的关键材料……”
麻省理工学院教授Markus Zahn认为石墨炔可能在海水淡化方面具有不可替代的作用,可滤除海水中的氯化钠达99.7%。国际著名科学家则通过计算机模拟、多方面的理论计算及实验等发现石墨炔在光学、电学、光电子器件、催化、太阳能电池等领域有潜在应用。
不仅在学术界,商业界也对石墨炔的应用充满了浓厚的兴趣。研究表明,石墨炔在能源、催化、光学、电学、光电子器件等诸多领域具有巨大的潜在应用。
英国《纳米技术》杂志曾将石墨炔与石墨烯、硅烯共同列入未来最具潜力和商业价值的材料,并将石墨炔单列一章专门作了市场分析,认为其将在诸多领域得到广泛的应用。据该杂志报道,欧盟已将石墨炔相关研究列入下一个框架计划,美、英等国也将其列入其政府计划。
小编后记:不管是石墨烯还是石墨炔,都只是碳家族的一个小小的分支,合理的研究方向和应用定位,是学术之后需要考量的重点。
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