研究论文

11 基于MOF前驱体衍生的Eu/Ce共掺杂ZnO纳米材料在紫外激发下的室温高性能正丁醇气体传感

随着环境污染问题日益严重，气体传感器在空气质量监测和工业安全中的重要性愈加突出。正丁醇作为一种常见的挥发性有机化合物（VOCs），其高浓度暴露对人体健康具有显著危害。尽管传统的ZnO基气敏传感器广泛应用，但其在响应速度、选择性和环境适应性方面仍存在不足，无法满足高效检测VOCs的需求。因此，研究者们转向了MOF-ZnO材料，这类材料不仅具有较高的比表面积和可调的孔结构，还能通过稀土元素掺杂进一步提升其气敏性能。稀土元素的引入显著改善了ZnO的表面活性和电子结构，从而大幅增强了其对VOCs的灵敏度和选择性，尤其是在低温下的性能表现上，优于传统的ZnO材料。

近日，上海大学郭昀副教授课题组采用稀土元素（Eu、Ce）共掺的MOF衍生ZnO材料，成功开发出了一种在室温下，通过紫外光激发的高性能气敏传感器。该传感器通过在ZnO中引入适量的Eu和Ce掺杂，显著提高了材料的比表面积和氧空位浓度，从而增强了其对正丁醇的灵敏度。特别是0.03 wt% Eu 0.04 wt% Ce-ZnO传感器在紫外激发下，对100 ppm正丁醇的响应值达到了611，是原始MOF-ZnO的15.28倍。此外，该传感器还表现出了出色的响应时间（15秒）和恢复时间（28秒），以及极高的选择性和稳定性，极大地推动了低温下VOC气体检测技术的发展。

本研究的成功为气敏材料的设计提供了新的思路，尤其是在提高传感器选择性和响应速度方面具有重要意义。后续研究可以进一步探讨不同稀土元素的组合方式，优化材料的微观结构，以实现对更多VOCs的高效检测。此外，结合纳米技术和光电学的新进展，可能会开发出更加高效、低功耗的气体传感器系统，推动智能环境监控和安全预警系统的广泛应用。

图2. Eu/Ce共掺ZnO传感器对正丁醇气体的传感机制示意图。

该文章以题为“Harnessing Eu/Ce-codoped ZnO nanomaterial derived from MOF precursor for high-performance n-butanol sensing under UV activation at ambient temperature”发表在Journal of Semiconductors上。

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Harnessing Eu/Ce-codoped ZnO nanomaterial derived from MOF precursor for high-performance n-butanol sensing under UV activation at ambient temperature

Yinzhong Liu, Xuechun Yang, Yun Guo, Lingchao Wang, Xiaofan Li, Hui Guo, Yiyu Qiao, Xiaotao Zhu, Lingli Cheng, Zheng Jiao

J. Semicond. 2026, 47(2): 022503 doi: 10.1088/1674-4926/25070023

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12 攻克电压损失难题：苯硫脲衍生物助力高效稳定印刷钙钛矿太阳能电池

近年来，金属卤化物钙钛矿半导体凭借其卓越的光电性能（如高吸收系数、长载流子扩散长度等），成为光伏领域的“明星材料” 。目前，单结钙钛矿太阳能电池（PSCs）的认证光电转换效率（PCE）已飙升至 27%，足以媲美传统的单晶硅太阳能电池。然而，通过低温溶液法快速加工制备的钙钛矿薄膜表面和晶界处不可避免地会产生大量缺陷。这些缺陷就像是电荷流失的“陷阱”，会导致严重的非辐射复合，不仅造成了明显的开路电压（V_OC）损失，还让器件在面临外部敏感环境（光、热、水氧等）刺激时产生不可避免的老化降解。因此，如何有效修复这些缺陷，是实现高效稳定钙钛矿电池的关键。

近日，湖南工程学院唐志航教授课题组通过在甲基铵碘化铅钙钛矿前驱体溶液中引入具有双功能基团的 1-(4-羧基苯基)-2-硫脲（PhTu-COOH）作为有效钝化剂，利用其羧基（-COOH）和硫脲基（-C=S）与钙钛矿中未配位的铅离子形成强配位相互作用，从而显著降低了陷阱态密度并有效抑制了非辐射复合。这一策略不仅使刮涂法制备的MAPbI₃电池效率从17.29%提升至20.22%，开路电压显著增加了100 mV，更大幅增强了器件在空气以及持续光照环境下的长期运行稳定性。同时，利用该方法制备的11.28 cm²大面积组件实现了17.07%的高转换效率，充分验证了此项钝化技术在钙钛矿光伏规模化印刷生产中的可行性与优势。 

本研究不仅开发出了一类新型高效的钝化材料，对未来高效、稳定钙钛矿光伏组件的发展也起到了积极的推动作用。

图1.（a）倒置平面器件结构示意图。(b) 原始器件与苯基硫脲及其衍生物修饰后器件的J-V曲线。(c) 太阳能电池V_OC分布统计。(d) 原始器件与PhTu-COOH修饰器件的统计PCE分布曲线。(e) 原始器件与PhTu-COOH修饰器件的外量子效率曲线。(f) 冠军器件的稳态光电转换效率曲线。

图2. (a) PhTu与PhTu-COOH的吸附能柱状图，插图为对应分子结构。(b) MAPbI₃ (001)表面的电荷密度分布。经(c) PhTu和(d) PhTu-COOH钝化后的MAPbI₃ (001)表面电子构型。

该文章以题为“Overcoming photovoltage deficit via phenylthiourea derivatives for efficient printed perovskite solar cells with enhanced stability”发表在Journal of Semiconductors上。

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Overcoming photovoltage deficit via phenylthiourea derivatives for efficient printed perovskite solar cells with enhanced stability

Jinlong Hu, Runxin Li, Qiongfeng Zhan, Jiajun Qin, Dadong Wen, Bing Yi, Huisheng Peng, Zhihang Tang

J. Semicond. 2026, 47(2): 022601 doi: 10.1088/1674-4926/25080006

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13 静电纺丝过程实现钙钛矿量子点的原位合成与稳定化

钙钛矿量子点（PQDs）基柔性材料因其独特的性能，被广泛应用于光学及光电器件领域。由此类纳米粒子与柔性轻质无纺布相结合开发出的新材料，表现出较高的光导率及高效的光能转换能力。本工作提出一种基于静电纺丝技术制备稳定发光非织造材料的方法。该方法直接使用无机盐前驱体，无需额外添加稳定剂。通过将等摩尔的溴化铯与溴化铅（Ⅱ）溶液与含氟聚合物混合，制得一系列样品。所得发光材料中含有CsPbBr₃钙钛矿量子点，其在365 nm光激发下的发光峰位于507至517 nm之间。实验与理论分析证实，发光峰位与静电纺丝过程中在纤维内原位生成的PQDs尺寸密切相关，并受纺丝时间影响。上述材料可稳定发光长达2.5年，为新型PQDs基柔性光电器件的开发奠定了基础。

图1. 发光非织造布形成的静电纺丝工艺方案:具有由聚合物和Cs⁺、Pb²⁺和Br^-离子组成的成型溶液的水平放置的注射器。插页展示了非织造材料在可见光和紫外线(λ_ex = 365 nm)下的照片。

该文章以题为“In situ synthesis and stabilization of perovskite quantum dots in electrospinned fibers”发表在Journal of Semiconductors上。

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In situ synthesis and stabilization of perovskite quantum dots in electrospinned fibers

Alexey Serdobintsev, Vladimir Neplokh, Alexander Koryakin, Ilia Kozhevnikov, Anastasiya Yakubova, Demid Kirilenko, Mariia Saveleva, Sergey Makarov, Ivan Mukhin, Polina Demina

J. Semicond. 2026, 47(2): 022801 doi: 10.1088/1674-4926/25060014

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