王振洋研究团队研制出高性能太阳光热墨水和光热薄膜

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近期，中科院合肥研究院固体所王振洋研究团队在等离激元太阳光热材料研究方面取得进展，研制出高性能的太阳光热硫化铜光热墨水和光热薄膜。相关研究结果以“Plasmonic Cu27S24 nanocages for novel solar photothermal nanoink and nanofilm”为题发表在Nano Research上。
　　太阳光热是实现太阳能利用的最有效途径之一，其核心是高性能光热转换材料。目前太阳光热作为一种低品位热源的利用，仅限于太阳能热水器、节能建筑、干燥系统等领域，如何实现其高品位利用（如海水淡化和集热发电等），成为了太阳能利用领域的挑战性课题。

图. 硫化铜纳米笼及其产品光热效果图。

　　金纳米颗粒等常见的贵金属纳米材料表现出等离激元光热现象，但贵金属等离激元材料的带内跃迁及散射损耗较大，作为太阳光热转换材料时会降低收集能量的利用率。研究发现，通过调控半导体自身非化学计量比组分，或利用掺杂原子诱导其结构缺陷，可提高载流子浓度，半导体将显示出与贵金属相似的光学性质，适于作为太阳光热材料。此外，中空的纳米笼结构能够进一步拓展可利用的光照区间，有效提升光热转换效率。
　　鉴于此，科研人员运用Kirkendall效应合成了中空的硫化铜纳米笼，并结合第一性原理计算和有限元仿真模拟，拟合了纳米笼的光学特性，预测了其良好的太阳光热性能。在此基础上，进一步开发了太阳光热墨水和太阳光热薄膜产品。该工作表明中空的硫化铜纳米笼在太阳光热应用领域具有巨大应用潜力。
　　上述研究得到了国家自然科学基金项目、教育部重点实验室基金的资助。
　　文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-021-3880-3。


       文章来源：合肥研究院
       王振洋，男，博士，博士生导师，中国科学院合肥物质科学研究院研究员，安徽省自然科学一等奖获得者，武汉大学兼职研究生导师。2000年本科毕业于兰州理工大学，2006获得中科院固体物理研究所凝聚态物理专业理学博士学位。2006年开始进入中国科学院合肥物质科学研究院，2010～2011年获得王宽诚教育基金会资助，赴德国明斯特大学作为高级访问学者从事新能源纳米材料的研究。多年来一直从事纳米复杂纳米结构设计、纳米敏感器件与纳米探针、先进能源纳米材料等方面的应用基础研究。最终目标将为纳米材料和纳米技术在上述领域的应用提供廉价可靠的能源转换新方法、智能节能新技术、高效储能微纳器件和绿色环保的新能源和节能材料。作为主要研究骨干承担了国家重大基础研究计划（973项目）“节能领域机敏纳米材料的关键科学问题研究（2009CB939900）”的部分研究任务，作为主持人承担国家自然科学基金3项，承担中国科学院重要方向性项目等其他省部级课题7项。近年来在Angew.Chem.Int.Ed.、Adv.Funct.Mater.、Chem-AEurop.J.、Appl.Phys.Lett.、SolarEnergyMaterialsandSolarCells和J.Phys.Chem.C等期刊发表SCI论文50多篇。获发明专利5项，其中一项2006年被评为甘肃省十五期间十大优秀专利。