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面向國家需求，自主科技創(chuàng)新

面向科技前沿，領(lǐng)跑核心技術(shù)

交大人，奮進！

近期，西安交大科研人員在電催化制氫材料、智能窗光學薄膜、鐵電陶瓷、大規(guī)模儲能水系有機液流電池等領(lǐng)域相繼取得重要進展。

研究工作與麻省理工學院、新加坡國立大學等多所國際知名大學開展多方合作，取得顯著成果。

西安交大不斷注重原創(chuàng)基礎(chǔ)研究，開展前瞻性的研究，進一步提升創(chuàng)新能力，在多個領(lǐng)域取得一系列原創(chuàng)性、突破性的科研成果，重大項目承載力穩(wěn)步提升，極大提高了交大的學術(shù)影響力。

｜目錄｜

1、西安交大科研人員設(shè)計“堿金屬氟化物夾層結(jié)構(gòu)”實現(xiàn)高效反型鈣鈦礦太陽能和室內(nèi)光伏器件

2、西安交大科研人員在電催化制氫材料設(shè)計與性能調(diào)控方面取得系列進展

3、西安交大科研團隊開發(fā)出具有高應變靈敏度的剪切響應柔性智能窗光學薄膜

4、西安交大科研人員在有機-無機鐵電鹵族鈣鈦礦材料設(shè)計研究中取得進展

5、西安交大研究人員首次在鐵電陶瓷中獲得極性拓撲態(tài)

6、西安交大科研團隊激光輔助技術(shù)構(gòu)筑多級結(jié)構(gòu)鋁微柵基陣列碳納米管電極助力高性能超級電容器

7、西安交大科研人員在大規(guī)模儲能水系有機液流電池領(lǐng)域取得重要進展

8、西交大科研團隊構(gòu)建納米調(diào)節(jié)器實現(xiàn)腫瘤協(xié)同治療

9、西安交大科研人員在城市熱環(huán)境研究中取得新進展

10、西安交大科研人員在全球廢物循環(huán)再生政策研究領(lǐng)域取得新進展

11、西安交大科研人員在混合鹵化物鈣鈦礦材料相穩(wěn)定性領(lǐng)域取得新進展

#01

西安交大科研人員設(shè)計

“堿金屬氟化物夾層結(jié)構(gòu)”

實現(xiàn)高效反型鈣鈦礦太陽能和室內(nèi)光伏器件

發(fā)表期刊

Nano Energy

內(nèi)容摘要

近年來，有機-無機金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池引起國內(nèi)外廣泛關(guān)注，高效率及高穩(wěn)定性是主要追求目標。目前，隨著薄膜及器件制備工藝的不斷精進，光電轉(zhuǎn)化效率得到飛速提升，界面問題越來越成為限制器件效率的關(guān)鍵。特別是鈣鈦礦與電荷傳輸層界面處的能級失配以及界面非輻射復合的出現(xiàn)，阻礙了電荷的有效傳輸，也限制著器件的長期穩(wěn)定性提高。

針對以上鈣鈦礦太陽能器件中存在的問題，西安交通大學吳朝新教授課題組巧妙設(shè)計了一種“堿金屬氟化物夾層結(jié)構(gòu)”，分別修飾鈣鈦礦與電荷傳輸層間的上下界面，實現(xiàn)了效率和穩(wěn)定性的雙重提高。結(jié)合DFT理論計算，“堿金屬氟化物-鈣鈦礦”螯合提高了鈣鈦礦表面VI的形成能勢壘，有效抑制界面非輻射復合，顯著提升器件開路電壓；同時，堿金屬氟化物界面修飾微妙地調(diào)控了鈣鈦礦上下界面的表面能級，保證電荷的有效傳輸且抑制電子空穴反向復合。此外，通過飛秒二次質(zhì)譜儀及XPS測試，證實一層超薄且致密的堿金屬氟化物層有效實現(xiàn)雙向離子遷移抑制，作為物理阻擋層，是高穩(wěn)定性的基本保證。采用“堿金屬氟化物夾層結(jié)構(gòu)”最終實現(xiàn)了反型器件22.02%的效率（認證效率20.4%），且實現(xiàn)了35.7% (1000 lux white LED light)的室內(nèi)光電轉(zhuǎn)化效率。

這項工作為界面調(diào)控實現(xiàn)高效穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能器件的設(shè)計開辟了新的途徑，為未來設(shè)計兼具高效且高穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能及室內(nèi)光伏器件提供了一個新策略。

文章作者

第一作者為西安交通大學電信學部博士徐潔和郗俊，吳朝新教授、董化副教授、李璟睿特聘研究員和郗俊博士為通訊作者，西安交通大學為第一作者單位和唯一通訊作者單位。

論文鏈接

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106286

吳朝新教授主頁

http://zhaoxinwu.gr.xjtu.edu.cn

#02

西安交大科研人員在

電催化制氫材料設(shè)計與性能調(diào)控方面

取得系列進展

發(fā)表期刊

Applied Catalysis B: Environmental

內(nèi)容摘要

傳統(tǒng)化石能源的枯竭與環(huán)境污染成為人類可持續(xù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)性問題。氫能作為一種高能量密度的清潔能源，是未來極具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉粗?。電解水陰極析氫（HER）是制備高純氫的有效方法之一，其反應進程主要受制于陽極析氧反應（OER）較高的過電勢，且電解水制氧更是目前公認最合理的空間站氧氣補給技術(shù)。

因此，開發(fā)低過電勢、快反應速率的HER和OER催化劑是突破相關(guān)技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵所在。近日，西安交大材料學院表面工程研究室馬飛教授和戴正飛研究員團隊與國內(nèi)外科研人員緊密合作，分別從晶內(nèi)缺陷控制、層間金屬脫嵌、外部界面構(gòu)筑等角度設(shè)計開發(fā)了多種高效的析氫/析氧催化劑材料。

科研人員對三苯基銠進行高溫熱解還原，優(yōu)化調(diào)控Rh2P納米顆粒內(nèi)的P空位（Pv），相比于理想Rh2P，Pv-Rh2P結(jié)構(gòu)中氫原子結(jié)合距離縮短一倍，中間過渡態(tài)的活化勢壘由1.39 eV降低至0.786 eV，顯著提升了HER反應活性與動力學。在酸性和堿性電解液中Pv-Rh2P均展現(xiàn)出優(yōu)異的HER性能，尤其在堿性介質(zhì)中，10 mA cm-2電流密度下其過電位僅為4.3 mV，塔菲爾斜率為35.2 mV dec?1，是所報道HER催化劑過電位的最低值。

研究團隊還基于晶格應力與原子替位的協(xié)同調(diào)控效應設(shè)計開發(fā)了一種高效穩(wěn)定的OER析氧催化劑——層狀鈷酸鈉基材料。利用層間堿金屬離子電化學脫出過程引起晶格膨脹及面內(nèi)收縮，連續(xù)調(diào)控材料的晶格應力，優(yōu)化含氧中間體的吉布斯自由能，進一步通過低價態(tài)金屬離子替代鈷Co離子而提高Co的價態(tài)，利用高價態(tài)Co4+和Co(4+?)+強的電子接收能力加速析氧反應。所制備材料展現(xiàn)出優(yōu)于商用RuO2催化劑的析氧反應過電位（236 mV,電流密度10 mA·cm-2）和較小的塔菲爾斜率(48 mV·dec–1)，且穩(wěn)定性良好，對開發(fā)低成本、高效能的析氧電催化劑具有重要的借鑒意義。

文章作者

西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室均為上述論文的第一作者單位。西安交通大學博士生/碩士生信紅強、孫蘭、張鵬飛分別為論文的第一作者。

論文鏈接

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120477

#03

西安交大科研團隊

開發(fā)出具有高應變靈敏度的

剪切響應柔性智能窗光學薄膜

發(fā)表期刊

先進功能材料

內(nèi)容摘要

透光率可調(diào)的智能光學材料因其在光開關(guān)、智能窗、信息加密等領(lǐng)域的巨大應用潛力引起人們的廣泛關(guān)注。然而，傳統(tǒng)基于液晶、電/熱/光致變色的智能窗材料因制備工藝較復雜，成本高，性能穩(wěn)定性不足等原因，在實際生產(chǎn)和應用中受到極大限制。

利用機械力驅(qū)動實現(xiàn)智能窗材料透光率的調(diào)控被證明是一種低成本、穩(wěn)定、節(jié)能的智能窗實現(xiàn)策略。然而，目前機械力驅(qū)動的智能窗通常都需要較大的拉伸應變（通常>30%）才能實現(xiàn)光學透明/不透明狀態(tài)的開關(guān)，這給實際應用帶來很大不便，也容易造成基體材料疲勞損傷。因此，如何通過小應變來實現(xiàn)透光率的調(diào)控是此類智能窗材料需要解決的重要課題。

設(shè)計思路(A-C)、結(jié)構(gòu)機理(D-G)和性能優(yōu)化(H-J)

針對這一問題，西安交通大學研究人員借鑒“百葉窗”原理，巧妙地將磁性Fe3O4@SiO2納米鏈在磁場輔助作用下垂直嵌埋于聚丙烯酰胺透明彈性聚合物基體中，成功構(gòu)建了具有高應變靈敏度的剪切響應柔性智能窗光學薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，膜厚為3 mm時，較小的剪切位移(1.5 mm)可使透光率在65%~10%之間可逆調(diào)控。光開關(guān)所需要的剪切位移只取決于膜的厚度而與面積無關(guān)，這使得該技術(shù)在實際應用中顯示出了巨大的優(yōu)勢。同時，膜內(nèi)納米鏈的定向分布使得智能窗薄膜的透光性具有角度依賴的特征。

這種新型智能窗光學薄膜因其新穎的調(diào)諧機制、高剪切應變靈敏度和光學角度依賴性，在智能窗口、光開關(guān)、信息加密、防偷窺等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。

文章作者

西安交通大學物理學院博士生李佳寧為論文第一作者，盧學剛副教授、張垠副教授和楊森教授為論文通訊作者。

論文鏈接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202102350

#04

西安交大科研人員在

有機-無機鐵電鹵族鈣鈦礦材料設(shè)計研究中取得進展

發(fā)表期刊

Materials Today Physics

內(nèi)容摘要

太陽能是一種清潔、可再生的新型能源。光伏材料可以通過光電效應吸收太陽光，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能存儲起來。在過去的十年中，以MAPbI3為代表的有機-無機鹵族鈣鈦礦材料，因其超高的光電能量轉(zhuǎn)換效率而備受關(guān)注。因為鈣鈦礦材料中產(chǎn)生的鐵電極化可以極大地增強材料在光激發(fā)下載流子的分離能力，在很長的一段時間內(nèi)，人們認為MAPbI3優(yōu)異的光伏性能可能受益于由甲胺分子產(chǎn)生的鐵電極化。然而，因缺乏直接的實驗、理論證據(jù)，MAPbI3是否存在穩(wěn)定的鐵電極化仍飽受爭議。因此，如何在具有三維周期性結(jié)構(gòu)的有機無機鹵族鈣鈦礦材料中引入穩(wěn)定的鐵電極化，則是一直未解決的問題。

針對上述問題，西安交通大學前沿院緱高陽研究員與材料學院丁向東教授合作，提出在三維有機無機鹵族鈣鈦礦材料引入不同價態(tài)的兩種陰離子，利用多陰離子鈣鈦礦中各項異性配位環(huán)境而產(chǎn)生穩(wěn)定鐵電極化的新設(shè)計理念。借助第一性原理計算模擬，預測實驗已合成的有機無機多陰離子鈣鈦礦MASbSI2為兼具I/S陰離子有序排布和穩(wěn)定面外鐵電極化的新型鈣鈦礦鐵電光伏材料，并證實該材料因獨特的塊體光伏效應(bulk photovoltaic effect)，其在可見光輻照下的光電流密度甚至可以超越MAPbI3，且光電流的方向可通過外加電場進行有效調(diào)控，實現(xiàn)可控的穩(wěn)定光電流輸出。MASbSI2不僅可以取代MAPbI3，成為環(huán)境友好的鈣鈦礦光伏材料，同時還將極大地拓展有機無機鹵族鈣鈦礦光伏材料在鐵電領(lǐng)域的應用前景。

文章作者

論文的共同第一作者為材料學院博士生趙民和美國麻省理工核科學與工程系汪華博士，緱高陽研究員和丁向東教授為共同通訊作者，西安交通大學為論文第一作者和通訊作者單位。

論文鏈接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542529321001206

#05

西安交大研究人員

首次在鐵電陶瓷中獲得極性拓撲態(tài)

發(fā)表期刊

Nature Communications

內(nèi)容摘要

近日，材料學院孫軍教授、丁向東教授、武海軍教授與四川大學通力合作在無鉛鈦酸鉍鈉基弛豫鐵電陶瓷的電疇結(jié)構(gòu)調(diào)控方面取得重要進展。該團隊利用精細化組分調(diào)控的手段，首次在塊體鐵電陶瓷中發(fā)現(xiàn)且證實了具有多極性拓撲構(gòu)型的納米尺度的泡狀鐵電疇結(jié)構(gòu)。通過球差校正掃描透射電鏡、壓電力顯微鏡對泡狀電疇里的拓撲形貌進行了實空間成像，并用相場模擬的手段揭示了觀測到的現(xiàn)象源于強、弱自發(fā)極化鐵電相的塊體能、彈性能和靜電能的相互調(diào)制作用。該工作為研究塊體鐵電材料中的拓撲電疇結(jié)構(gòu)提供了一種新思路。

異質(zhì)結(jié)摻雜的局域電場和熵調(diào)控機制

薄膜材料可以有效控制極化場和退極化場，因而通過改變鐵電層和順電層之間的外延應力，在多層薄膜中可實現(xiàn)對拓撲電疇結(jié)構(gòu)的操控。然而，這類有效的外延應力卻不適用于塊體材料，這也限制了這些具有豐富物理性能的拓撲結(jié)構(gòu)在塊體鐵電材料中的應用。塊體鐵電材料的總自由能主要受共存相的塊體能、彈性能和靜電能的調(diào)制，這也決定了最終觀察到的鐵電疇的構(gòu)型。弛豫鐵電陶瓷作為一類具有優(yōu)異的機電耦合響應的功能材料，近些年來吸引了越來越多的研究人員對其具有多相共存的微觀結(jié)構(gòu)開展研究。本文首次在塊體鐵電陶瓷中發(fā)現(xiàn)且證實了泡狀鐵電疇的存在，還指出了該類材料中極性斯格明子存在的可能性。

文章作者

西安交大為該論文第一通訊作者單位，材料學院武海軍教授、四川大學吳家剛教授、新加坡國立大學Stephen J. Pennycook教授為共同通訊作者，材料學院宗洪祥副教授為論文共同第一作者。

論文鏈接

https://www.nature.com/articles/s41467-021-23863-w

#06

西安交大科研團隊激光輔助技術(shù)

構(gòu)筑多級結(jié)構(gòu)鋁微柵基陣列碳納米管電極

助力高性能超級電容器

發(fā)表期刊

Advanced Functional Materials

內(nèi)容摘要

傳統(tǒng)化石燃料的不斷消耗及其燃燒造成的環(huán)境污染和能源枯竭問題日益嚴重，開發(fā)可持續(xù)再生的新型清潔能源以及能源存儲和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)已成為國內(nèi)外研究熱點和亟待解決的問題。超級電容器作為一種具有高功率密度和超長循環(huán)壽命的能量存儲器件，近年來得到了廣泛的關(guān)注和研究。超級電容器的性能主要取決于電極材料，傳統(tǒng)制備電極的方式主要是涂布技術(shù)，這種方式雖然可以通過控制電極厚度來增加超級電容器的容量，但實際使用過程中由于電極材料過厚容易從集流體上脫落，從而影響電極循環(huán)壽命。

為了解決這一問題，研究者通常將活性材料通過原位方法生長在金屬鋁集流體表面作為電極來獲得具有高容量的超級電容器。然而，以往的研究結(jié)果表明，直接使用鋁箔作為基底生長活性材料存在活性材料負載量低且與基底結(jié)合較差等問題，嚴重影響超級電容器的比容量和能量密度等性能。因此，如何提高活性材料的負載量以及活性材料與集流體之間的結(jié)合強度仍是一個挑戰(zhàn)。

針對這一問題，西安交通大學化學學院杜顯鋒教授團隊采用激光刻蝕技術(shù)結(jié)合化學氣相沉積法設(shè)計并制備了一種具有多級結(jié)構(gòu)的鋁微柵陣列碳納米管（VACNTs）電極，與通過傳統(tǒng)涂布方法制備的CNTs電極相比，Al微柵VACNTs電極具有更高的活性材料負載量(13 mg cm-2)，與集流體之間結(jié)合較好，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能。當電流密度為13 mA cm-2時，電極的面容量高達1,300 mF cm-2，而且在高電流密度下（130 mA cm-2）循環(huán)20,000圈后容量保持率為90%以上。此外，由于集流體與活性材料之間具有良好的機械強度和柔韌性，在多次多角度彎曲后仍然表現(xiàn)出良好的性能。該項研究結(jié)果表明具有多級結(jié)構(gòu)的Al微柵VACNTs電極在高性能、柔性和可穿戴超級電容器儲能器件領(lǐng)域具有良好的應用潛力。

文章作者

論文第一作者為化學學院新能源材料化學研究所博士生黃珊，熊禮龍副教授和杜顯鋒教授為通訊作者，西安交通大學為唯一通訊單位。

論文鏈接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202104531

#07

西安交大科研人員

在大規(guī)模儲能水系有機液流電池領(lǐng)域取得重要進展

發(fā)表期刊

Advanced Functional Materials

內(nèi)容摘要

近年來，太陽能、風能等可再生能源技術(shù)快速發(fā)展，然而這些發(fā)電方式受自然因素影響較大，具有明顯的隨機性和波動性，目前棄風、棄光等現(xiàn)象凸顯。儲能技術(shù)是將隨機波動能源變?yōu)橛押媚茉吹年P(guān)鍵，其技術(shù)變革對推動能源革命具有重要意義。水系有機液流電池以水溶性有機氧化還原活性分子作為電解質(zhì)，其安全性高、成本低廉、性能易于調(diào)控且對環(huán)境友好，是一種極具發(fā)展前景的新型大規(guī)模儲能技術(shù)。在眾多液流電池有機活性物質(zhì)中，氮氧自由基類活性材料原料豐富、價廉易得且具有相對較高的氧化還原電位（＞0.8 V vs. RHE），是一種綜合性能優(yōu)異的正極材料。然而，在充放電過程中氮氧自由基類分子易于發(fā)生副反應，進而導致電池容量快速衰減，使用壽命縮短。此外，活性物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和電化學性能之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)尚不清晰，在分子結(jié)構(gòu)設(shè)計方面也缺乏理論指導。

針對上述問題，西安交通大學材料學院宋江選教授團隊從分子結(jié)構(gòu)調(diào)控入手，設(shè)計合成了五元環(huán)吡咯類氮氧自由基衍生物，結(jié)合密度泛函理論模擬及實驗分析，首次揭示了該類分子氧化還原電位與N-O自由基端電荷布局之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。相比于傳統(tǒng)的六元環(huán)氮氧自由基活性物質(zhì)，五元環(huán)雙鍵結(jié)構(gòu)吡咯啉氮氧自由基（CPL）的氧化還原電位高達0.96 V (vs. RHE)，所組裝水系有機液流全電池CPL/BTMAP-Vi展現(xiàn)出1.31 V的開路電壓，在500次充放電循環(huán)內(nèi)容量保持率高達99.96％/圈。這一研究工作極大拓展了氮氧自由基衍生物的選擇范圍，為此類材料在大規(guī)模儲能領(lǐng)域的應用奠定了理論基礎(chǔ)。

文章作者

課題組博士研究生胡博和助理教授范豪為共同第一作者，宋江選教授為唯一通訊作者，西安交通大學為論文唯一通訊作者單位。

論文鏈接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202102734

#08

西交大科研團隊

構(gòu)建納米調(diào)節(jié)器實現(xiàn)腫瘤協(xié)同治療

發(fā)表期刊

Biomaterials

內(nèi)容摘要

低氧氣含量、高過氧化氫濃度等腫瘤特有微環(huán)境被公認為是腫瘤生長的溫床，對腫瘤的增殖、分化和遷移起著至關(guān)重要的作用。雖然一系列針對不同腫瘤微環(huán)境的刺激響應性納米材料已經(jīng)被開發(fā)出來，并與放化療制劑相結(jié)合，在一定程度上實現(xiàn)了微環(huán)境觸發(fā)的精準治療。然而，如何在利用相應微環(huán)境的同時對其進行操縱，將促瘤微環(huán)境逆轉(zhuǎn)為抑瘤微環(huán)境從而徹底破壞腫瘤賴以生存的“土壤”，進而實現(xiàn)高效協(xié)同治療依然是個難題。

近日，西安交通大學化工學院陳鑫教授團隊與空軍軍醫(yī)大學金巖教授、劉世宇副教授團隊以偶聯(lián)血紅蛋白(Hb)和亞鐵離子(Fe2+)的聚多巴胺(PDA)為核，葡萄糖氧化酶(GOD)為殼，葉酸(FA)修飾的聚乙二醇(PEG)為冠，開發(fā)了一種腫瘤微環(huán)境納米調(diào)節(jié)器?；贔A（腫瘤靶向劑）、Hb（供氧劑）、Fe2+（生成羥基自由基的催化劑）、GOD（消耗葡萄糖的催化劑）和PDA（光熱劑）的協(xié)同作用，納米調(diào)節(jié)器通過腫瘤靶向聚集、持續(xù)供氧、消耗葡萄糖、產(chǎn)生H2O2和HO·，以及光熱轉(zhuǎn)換等序列過程，對腫瘤組織內(nèi)乏氧程度、葡萄糖含量、自由基濃度、局部溫度等微環(huán)境進行有效操縱，實現(xiàn)了高效的腫瘤協(xié)同治療。此外，引入的PEG鏈可有效防止血清蛋白干擾和免疫清除，而PDA作為抗氧化劑，既能不斷地將被氧化的Fe3+還原為Fe2+為化學動力學治療持續(xù)提供充足的催化劑又可以保護Hb免受治療過程中自氧化所引起的供氧能力喪失。

文章作者

該研究工作由西安交通大學化工學院陳鑫教授團隊和空軍軍醫(yī)大學金巖教授、劉世宇副教授團隊合作完成，西安交通大學化工學院博士研究生袁萍耘、空軍軍醫(yī)大學博士研究生竇庚為該文章共同第一作者，西安交通大學陳鑫教授與空軍軍醫(yī)大學劉世宇副教授為共同通訊作者，同時得到了空軍軍醫(yī)大學金巖教授、西安交通大學第一附屬醫(yī)院初大可教授的大力支持。

#09

西安交大科研人員

在城市熱環(huán)境研究中取得新進展

發(fā)表期刊

Remote Sensing of Environment

內(nèi)容摘要

城市是現(xiàn)代化的重要載體，也是人口最密集、污染排放最集中的地方，建設(shè)人與自然和諧共生的現(xiàn)代化，必須把保護城市生態(tài)環(huán)境擺在更加突出的位置。城市化不斷將自然景觀轉(zhuǎn)化為城市地表，不可避免地對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生各種影響，包括生物多樣性、生物地球化學循環(huán)、區(qū)域氣候和人類健康。熱環(huán)境是地表和大氣能量平衡的表現(xiàn)，是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。城市地區(qū)的高溫不僅加速了城市煙霧和污染空氣的形成，而且增加了夏季能源和水資源的消耗。因此，了解地表溫度的時空變化和不同城市形態(tài)的熱影響對于改善城市人居環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量和節(jié)約利用能源具有重要價值。然而由于傳統(tǒng)衛(wèi)星平臺的極地軌道性質(zhì)，城市熱環(huán)境的日內(nèi)變化鮮有研究。

近日，西安交通大學人居學院李旭祥教授團隊和新罕布什爾大學肖勁鋒教授團隊密切合作，利用國際空間站最新的ECOSTRESS傳感器獲取的陸地表面溫度數(shù)據(jù)分析了西安市夏季城市熱環(huán)境的日內(nèi)變化，并結(jié)合城市氣候分區(qū)理論將西安市近3000個社區(qū)單元劃分為不同的局部氣候區(qū)，量化了白天和夜晚不同時刻城市景觀對地表溫度的影響。研究結(jié)果表明在白天緊湊型建筑為主的城市景觀相對于低密度建筑區(qū)域升溫更快，低矮的區(qū)域比高層建筑為主的區(qū)域溫度更高，在夜晚緊湊型建筑物比低密度建筑物區(qū)域溫度略高但并不顯著，建筑高度對夜晚溫度影響不大。城市綠地，不透水層以及人口等因素都影響地表溫度，它們之間的關(guān)系隨時辰而變化。同時，以城市社區(qū)為研究單元可以降低城市地表溫度日變化探索中衛(wèi)星觀測角度差異帶來的不確定性。此外，該研究提出一種利用地球靜止衛(wèi)星數(shù)據(jù)來校正ECOSTRESS地表溫度數(shù)據(jù)的方法，該方法可以對利用此類具有特殊軌道的傳感器的遙感觀測數(shù)據(jù)進行環(huán)境監(jiān)測提供一定的指導。該工作對城市能源的節(jié)約利用和生態(tài)宜居城市的規(guī)劃建設(shè)具有科學指導意義，在城市熱環(huán)境研究領(lǐng)域具有很大的推廣應用潛力和價值。

文章作者

西安交通大學人居學院博士生常悅為論文第一作者，新罕布什爾大學肖勁鋒教授和西安交通大學李旭祥教授為通訊作者，西安交通大學人居學院為該論文的第一單位和共同通訊單位。亞利桑那州立大學助理教授Arian Middel，西安交通大學人居學院張云偉教授、顧兆林教授、吳一平教授等為論文合作作者。該研究工作是西安交通大學人居學院李旭祥教授課題組利用多源遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行地表城市熱島日循環(huán)研究的又一成果。

論文鏈接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425721002649

#10

西安交大科研人員

在全球廢物循環(huán)再生政策研究領(lǐng)域取得新進展

發(fā)表期刊

自然

內(nèi)容摘要

近年來，全球廢物貿(mào)易逐漸成為國際社會的關(guān)注熱點，尤其是在2017年后由于發(fā)展中國家擔心本國在國際廢物貿(mào)易中受到發(fā)達國家的廢物轉(zhuǎn)移而實施的廢物貿(mào)易禁運使得全球廢物貿(mào)易供應鏈發(fā)生重構(gòu)，引起國際社會廣泛關(guān)注。

然而，據(jù)研究表明，國際間的廢物貿(mào)易并不單純只有廢物轉(zhuǎn)移，其中也包含廢物資源的循環(huán)再生利用，以此為目的的國際廢物貿(mào)易由于過程中物質(zhì)得到了循環(huán)再生利用可以產(chǎn)生資源環(huán)境效益，從全球尺度來講這種廢物貿(mào)易減少了對原生資源的消耗以及減少了相關(guān)產(chǎn)品在開采、加工等工業(yè)過程中的環(huán)境排放。因此，這種以廢物循環(huán)再生為特征的國際貿(mào)易符合循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展原理。基于此，文章提出為了區(qū)別于廢物轉(zhuǎn)移以及促進以廢物循環(huán)再生利用為目的的國際貿(mào)易健康發(fā)展，國際社會需要建立相應的國際流通與監(jiān)管機制以解決國際間廢物貿(mào)易在廢物循環(huán)再生數(shù)據(jù)共享、價值鏈重構(gòu)等方面問題。

本研究是劉哲教授基于近年來在國際廢物貿(mào)易領(lǐng)域的研究成果中提煉完成的。2018年其發(fā)表的研究成果揭示了國際間廢物貿(mào)易中廢物資源循環(huán)再生路徑(Liu et al., 2018.Resources, Conservation & Recycling136: 22-23)；同年其發(fā)表的廢物循環(huán)再生研究成果核算了廢物循環(huán)再生利用對于環(huán)境效益的貢獻(Liu et al., 2018. Renewable & Sustainable Energy Reviews 81: 1522-1529)；2021年發(fā)表的研究成果顯示國際間塑料廢物貿(mào)易在廢物資源循環(huán)再生利用方面對于溫室氣體減排的貢獻(Liu et al., 2021.Journal of Environmental Management287 (112283): 1-9)等。

文章作者

西安交通大學公管學院人口與發(fā)展研究所劉哲教授為獨立作者。

論文鏈接

https://www.nature.com/articles/d41586-021-01620-9

#11

西安交大科研人員

在混合鹵化物鈣鈦礦材料相穩(wěn)定性領(lǐng)域取得新進展

發(fā)表期刊

美國化學會能源快報

ACS Energy Letters

內(nèi)容摘要

金屬鹵化物鈣鈦礦材料在太陽能電池、發(fā)光二極管、激光器、探測器等領(lǐng)域存著十分廣闊的應用前景。其中，單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池器件的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)由最初的3.8%上升至25.5%，達到了與硅基材料相媲美的程度。

同時，為了進一步打破單結(jié)太陽能電池的S-Q限制，科研工作者通過將鈣鈦礦材料與硅基材料串聯(lián)的方式來提高其光電轉(zhuǎn)換效率，已被認證的鈣鈦礦/硅串聯(lián)器件的效率也已經(jīng)超過29%。更優(yōu)的帶隙匹配可以更好地實現(xiàn)對太陽光的利用率，所以有必要提供一系列的帶隙可調(diào)的鈣鈦礦材料。為了實現(xiàn)這一目標，通過調(diào)節(jié)鈣鈦礦材料中鹵素離子（I-，Br-，Cl-等）獲得的混合鹵化物鈣鈦礦材料可以精確地調(diào)節(jié)材料的光學帶隙。但經(jīng)相關(guān)研究表明，混合鹵化物鈣鈦礦薄膜在連續(xù)光照下存在著鹵化物偏析現(xiàn)象，影響其光學穩(wěn)定性和器件性能的穩(wěn)定輸出?？蒲泄ぷ髡咭呀?jīng)提出相應的理論模型來解釋這一現(xiàn)象，光照下半導體內(nèi)部產(chǎn)生的光生載流子，會與晶格相互作用產(chǎn)生局部極化子和晶格應變，應變濃度梯度為鹵素離子的遷移提供驅(qū)動力。遺憾的是，仍然沒有明顯的證據(jù)來支持這一理論模擬。

針對這一問題，西安交通大學闕文修團隊發(fā)現(xiàn)在持續(xù)的太陽光照射下，全無機CsPbI3-xBrx鈣鈦礦多晶薄膜除了會發(fā)生常規(guī)的光誘導相分離現(xiàn)象之外，緊接著還會出現(xiàn)新奇的光誘導自愈過程。通過進一步實驗表明，在持續(xù)光照下，薄膜中的光生載流子會誘導晶格內(nèi)部產(chǎn)生應變梯度，其會驅(qū)動鹵素離子產(chǎn)生定向遷移，并逐漸到達鹵化物分離的終端，即光誘導相分離過程。然而，一旦超過這一終端閾值，薄膜便會通過產(chǎn)生納米級裂紋的方式來釋放內(nèi)部應變，即光誘導的自愈過程。該項研究可以幫助我們進一步理解混合鹵化物鈣鈦礦材料所存在的光誘導相分離過程及其內(nèi)部產(chǎn)生機理，從而制備出相穩(wěn)定的光伏材料。

文章作者

論文第一作者為電信學部電子科學與工程學院博士生國玉曉，闕文修教授和尹行天副教授為共同通訊作者，西安交通大學為唯一單位。

論文鏈接

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c01040

「出品 / 黨委宣傳部」

內(nèi)容來源 / 西安交大新聞網(wǎng)

值班編輯 / X工作室 劉靈娜

版尾設(shè)計 / 劉鴻翔

責任編輯 / 徐琛 譚金巍