江苏海洋大学光电转换能源材料与器件团队主要研究方向主要包括：（1）高效稳定钙钛矿太阳电池；（2）光催化CO2还原、制氢；（3）钙钛矿、有机发光器件；（4）过渡族氧化物、硅酸盐、铝酸盐、钛酸盐以及稀土合金等无机功能材料的制备；（5）碳纳米材料气体传感器；（6）燃料电池聚合物电解质膜材料及催化电极材料设计等。
1．ChemicalEngineering Journal：苯并咪唑与溴己基协同修饰实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池
效率和稳定性是实现钙钛矿太阳能电池商业化应用的两个关键要素。然而，在钙钛矿薄膜中，未配位的Pb2+缺陷以及较低的开压限制了器件效率的提升以及长期稳定性。江苏海洋大学光电转换能源材料与器件课题组于CEJ刊发苯并咪唑与溴己基协同修饰实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池的研究成果，报告了通过制备的两种有机分子来修饰钙钛矿活性层。作为富氮加合物，苯并咪唑(BIE-H)和1-(6-溴己基)-苯并咪唑(BIE-Br)中的C-N和C=N基团都具有钝化钙钛矿中未配位Pb2+缺陷的能力。此外，BIE-Br中的Br原子不仅能钝化未配位的Pb2+，提高钙钛矿膜质量，抑制载流子的非辐射复合，还可以参与钙钛矿的晶格重组，增大钙钛矿的带隙，改善器件的能级匹配，有助于降低电荷迁移过程中的能量损失。另外，疏水烷基链的存在可以保护钙钛矿活性层不受水分侵蚀，提高了PSCs的稳定性。结果显示，使用BIE-Br修饰的器件的效率可达到了20.47%，并且BIE-Br修饰的器件在没有任何封装的情况下表现出了显著的长期稳定性，在环境条件下储存600小时后可保持78%的初始效率。
相关研究成果在国际著名期刊《ChemicalEngineering Journal》（IF：15.1；中科院一区Top期刊）上在线发表，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139698
2．Journal of Membrane Science：基于磷钨酸与介孔氮化碳共价连接的新型多功能填料纳米复合膜用于低湿度下高效稳定的燃料电池
质子交换膜燃料电池（PEMFC）因其高效、易启动、与其他技术的良好集成以及环境友好等优点而受到广泛关注。作为PEMFC的核心组件之一，质子交换膜（PEM）既可以用作质子传输介质，也可作为电极之间燃料/气体交叉的屏障。目前，全氟磺酸膜（PSFA，如Nafion®）仍然主导着燃料电池市场，这是由于PSFA具有高质子传导性和优异的热、机械和化学稳定性。然而，这类膜普遍存在成本高、工作温度低、燃料交叉严重等缺点，限制了其广泛应用。
江苏海洋大学光电转换能源材料与器件课题组设计并合成了一种表面HPW以化学键接枝到介孔氮化碳（CN）纳米片作为不溶性HPW/CN（PCN）纳米填料对SPAES膜进行掺杂改性。在复合膜中，PCN纳米片和SPAES聚合物之间形成氢键作用和酸碱作用，这种相互作用诱导膜内的亲水离子簇沿纳米片层界面处聚集，形成长程连续的质子传输通道，这大大提升了复合膜的吸水率和质子传导率。同时由于HPW的强酸性和强吸水保水能力，在膜内形成“假液相”行为，显著提升了复合膜在低湿度下的质子传导率和电池性能。重要的是，PCN纳米片上的氨基与聚合物的磺酸基团形成类交联结构，大幅提高了膜的机械性能、尺寸稳定性、燃料阻隔性和耐久性。其中，SPAES/PCN-7.5复合膜性能最优，其质子传导率在低湿度下显著提升，且该膜在80℃和100%/50%RHs下的H2/O2燃料电池最大功率密度达到824/404 mW/cm2，远高于原始SPAES膜和略高于商业Nafion®112膜。经加速降解实验后，SPAES/PCN-7.5复合膜仍然保持稳定的电压和电池性能，以及更低的氢气渗透性。
此外，分子动力学研究表明，由于HPW和水合氢离子之间的氢键网络，水合氢离子更容易从磺酸基团中解离。这一结果表明，基于二维CN纳米片的双填料掺杂策略是未来开发高效稳定的PEM的重要参考。
相关研究成果在国际著名期刊《Journal of Membrane Science》（IF：10.53；中科院一区
Top期刊）上在线发表，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2023.122154
3．Materials Research Bulletin：基于Bi2WO6/WO3异质结的室外自然光照驱动的光催化有机污染物降解
弱的光照强度和多变的气候条件限制了光催化技术在自然环境领域的实际应用。江苏海洋大学光电转换能源材料与器件课题组设计制备了一种可在室外不稳定天气条件下使用的Bi2WO6/WO3异质结光催化剂。在这项工作中采用表面活性剂辅助法合成高效的Bi2WO6催化剂，在以室外自然环境的太阳光作为光源时，这种材料具有优越的光催化活性。此外，通过控制前驱体溶液中氯离子的含量，合成了棒状和片状WO3，并用于制备Bi2WO6/WO3异质结。与单一的Bi2WO6与WO3样品相比，Bi2WO6/WO3异质结无论是在晴天（光照强度为44.29~69.48 mW/cm2）还是多云天气（5.07~54.67mW/cm2），甚至在阴天（2.83~18.99mW/cm2）条件下，都表现出增强的光催化四环素降解性能，其在晴天和阴天光照150分钟后的降解效率分别为74.3%和54.2%。此外，Bi2WO6/WO3对甲基橙和罗丹明b也表现出良好的光降解性能，在光照50分钟后的降解率分别为63.7%和99.0%。
相关研究成果在期刊《Materials Research Bulletin》（IF：5.4；中科院二区期刊）上发表，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2023.112404。
4．Applied Surface Science：聚氨酯海绵辅助可回收光催化剂用于室外弱光驱动的高效水净化
在上一个工作中，虽然通过表面活性剂辅助的一步水热法制备了室外不同天气下响应的Bi2WO6基异质结催化剂，然而样品粉末的回收问题限制了其商业化应用。江苏海洋大学光电转换能源材料与器件课题组通过水热法和焙烧法合成了Bi2WO6/g-C3N4异质结，并引入三维的聚氨酯海绵来辅助催化剂粉末。一方面，天气变化对Bi2WO6样品的影响较小，在弱的太阳光下依然表现出高效的光催化活性。此外，Bi2WO6/g-C3N4异质结的构建加快了光生载流子的分离和转移，提高了Bi2WO6的催化性能。在室外多云(大阳能功率密度21.93~52.97mW/cm2)甚至阴天(大阳能功率密度3.66~18.99 mW/m2)条件都表现出良好的污染物降解性能。在太阳光照射150分钟后，Bi2WO6/g-C3N4对四环素的降解率分别达到64.66%和55.19%。另一方面，催化剂粉末通过聚氨酯防水涂料紧密地负载在聚氨酯海绵表面，从而便于材料回收和重复利用。经过4次循环后，Bi2WO6/g-C3N4对四环素的降解率没有明显下降，节约了反应成本，对水环境没有二次污染。
相关研究成果在期刊《Applied Surface Science》（IF：6.7；中科院一区期刊）上发表，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.158091。
5．Analyst：一种改进的配体辅助再沉淀法合成水相CsPbBr3钙钛矿纳米晶体并研究其电致化学发光行为
全无机钙钛矿CsPbX3纳米晶(NCs)因其优异的光电性能而成为高性能ECL发射体的潜在候选材料。然而，CsPbX3NCs自身结构的不稳定性和表面缺陷，使其在极性溶剂(如水)中容易分解。ECL检测应用主要在有水环境中进行，NCs的合成大多采用有机溶剂，利用其进行ECL检测会加速NCs的分解，极大地限制了其在ECL检测中的实际应用。截止到目前，CsPbX3NCs在水介质中的水稳定性和氧化还原特性仍然是需要克服的关键挑战。
江苏海洋大学光电转换能源材料与器件课题组报道了一种改进的配体辅助再沉淀法合成水相钙钛矿CsPbBr3NCs的有效策略，主要采用三氟乙酸铯（Cs-TFA）来代替CsBr，并搭配水溶液作为溶剂。Cs-TFA作为一种多功能添加剂，既提供Cs+离子用于合成NCs，又形成Pb-O键以消除溴空位缺陷。此外，自身F原子具备较强的电负性，通过与C原子形成C-F键来构建疏水壳层，大大提高NCs的水稳定性。实验结果表明，CsPbBr3NCs的荧光强度在120小时后仍保持在初始强度的51%。同时，NCs还表现出显著的阳极电致化学发光和稳定的阴极电致化学发光性能，制备的MnO2|TFA-BBA-CPB NCs|GCE对GSH的检测具有较高的选择性。
相关研究成果在期刊《Analyst》（IF：4.2；中科院二区期刊）上发表，论文链接：https://doi.org/10.1039/D3AN01688A。
6．Biosensors-Basel：纳米杂化材料0DAu-2D WS2信号放大的超灵敏电化学发光免疫分析
癌症是人类死亡的主要原因之一，每年全世界有近1000万人死于癌症。事实上，研究发现：癌症若在早期发现并采取治疗其死亡率与治疗难度系数会显著下降。目前检测癌胚抗原(CEA)的免疫策略有很多，如比色法、酶联法、毛细管电泳法、荧光法和电化学法，这些方法大多实验步骤复杂，底物不稳定，检测时间长……诸类因素增加了癌胚抗原筛查与检测的不确定性和时间周期，同时也抑制着癌症检测行业的发展。
江苏海洋大学光电转换能源材料与器件课题组报道了钌金纳米晶的ECL免疫分析法。二维(2D)石墨烯状材料利用其在水溶液的高分散性，对生物分子的高装载效率和良好的生物相容性制成一种由0D金纳米颗粒、2D WS2纳米片和Ru(bpy)3Cl2组成的混合Ru- Au-WS2纳米晶。ECL作为一种经典的传感技术，因其电流的输入信号和光的输出信号是完全分离，而具有高灵敏度、此外高选择性、高灵敏度、快速响应和低背景信号特性使得其成为一种强有力的分析工具。
将Ru-Au-WS2 NCs涂覆到玻璃碳电极表面并随后固定CEA抗体，开发了用于免疫检测CEA的ECL平台。优化了实验条件， 包括CEA孵育时间和三丙胺(TPA)浓度对生物传感器行为的影响，以测定具有优异性能的CEA。建立了一种基于钌金纳米晶的ECL免疫分析法测定癌胚抗原。WS2薄层和金纳米粒子的杂化结构提高了ECL体系的电催化活性。0D-Au NPs-2D WS2NS异质结构的导电性、生物相容性、电催化活性和大比表面积用于检测实际样品。构建的杂化纳米材料ECL探针能够简单快速地测定1pg mL-1至350 ng mL-1的CEA，检测限低至0.3 pg mL-1(S/N = 3)。此种简便又精确的方法不仅发展了癌胚抗原的检测同时又为其他医学检测提供了新思路。
相关研究成果在期刊《Biosensors-Basel》（IF：5.4；中科院三区期刊）上发表，论文链接：https://doi.org/10.3390/bios13010058。
7．Radiation Effectsand Defects in Solids: SrS: Eu2+，Pr3+红色长余辉发光机理新见解
目前在三基色长余辉发光粉中，红色长余辉发光粉的性能较差，同时长余辉发光机理尚存在分歧。
江苏海洋大学光电转换能源材料与器件课题组报道了一种初始亮度高、余辉时间长的红色长余辉发光粉，其余辉性能已达到实用水平。研究了制备工艺参数对晶体结构和余辉性能的影响规律，探寻SrS基质中长余辉发光的机理，构建了长余辉发光模型。此外，系统地研究了材料中的缺陷特性，指出发光粉中Pr3+的掺杂可抑制硫空位缺陷的形成同时提高其缺陷深度，从而显著提高其长余辉特性。制备的红色长余辉发光粉，在荧光灯激发后，暗室中可观测时间长达15小时，在三基色照明显示领域具有良好的应用前景和较大的商业价值。得出的研究结论适用于硫化物和氧化物发光材料，对于调控其发光特性具有重要的参考价值。
相关研究成果在期刊《Radiation Effects and Defects in Solids》（IF：1；中科院四区期刊）上发表，论文链接：https://doi.org/10.1080/10420150.2023.2195652。
