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1、一、项目名称：石墨烯基光电新能源材料的应用基础研究二、主要完成人情况：排名姓名职称工作单位完成单位对本项目主要学术和技术创造性贡献1白晋涛教授西北大学西北大学石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量捕获、储存、转换相关太赫兹波吸收器件、锂离子电池和太阳能电池中的基础研究。主要论文1、2、4、5、9、12、13、14、16、18、19、20的贡献者。主要知识产权2、4、5、8、9的贡献者。2王惠教授西北大学西北大学石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量储存、转换相关锂离子电池和太阳能电池中的基础研究。主要论文2、5、6、7、8、10、11、12、15、17、18的贡献者。主要知识产权1、2、3
2、、4、6、7的贡献者。3冯宏剑教授西北大学西北大学石墨烯在光电新能源领域能量转换相关太阳能电池中的基础研究。主要论文3的贡献者。4徐新龙教授西北大学西北大学石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量捕获相关太赫兹波吸收器件中的基础研究。主要论文4、16、19、20的贡献者。主要知识产权8、9的贡献者。5王刚副研究员西北大学西北大学石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量储存相关锂离子电池中的基础研究。主要论文1、2、5、6、7、8、9、10、12、14、15、17、18的贡献者。主要知识产权2的贡献者。6任兆玉教授西北大学西北大学石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量捕获、储存相关太赫兹波吸收
3、器件、锂离子电池中的基础研究。主要论文1、2、4、5、7、10、11、14、16、17、18、19、20的贡献者。主要知识产权1、3、5、6、8、9的贡献者。7李渭龙副教授西北大学西北大学石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量捕获、储存相关太赫兹波吸收器件、锂离子电池中的基础研究。主要论文4、7、8、11、14、16、19的贡献者。主要知识产权1、3的贡献者。8王贝贝讲师西北大学西北大学石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量储存相关锂离子电池中的基础研究。主要论文6、12、15的贡献者。主要知识产权2的贡献者。三、完成人合作关系说明：项目完成人白晋涛、王惠、冯宏剑、徐新龙、王刚、任兆玉、李
4、渭龙、王贝贝均为西北大学教师，均属西北大学石墨烯研究团队的核心成员。白晋涛在本项目中主要负责石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量捕获、储存、转换相关太赫兹波吸收器件、锂离子电池和太阳能电池中的基础研究，是主要论文1、2、4、5、9、12、13、14、16、18、19、20的贡献者，主要知识产权2、4、5、8、9的贡献者。王惠在本项目中主要负责石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量储存、转换相关锂离子电池和太阳能电池中的基础研究，是主要论文2、5、6、7、8、10、11、12、15、17、18的贡献者，主要知识产权1、2、3、4、6、7的贡献者。冯宏剑在本项目中主要负责石墨烯在光电新能源领
5、域能量转换相关太阳能电池中的基础研究，是主要论文3的贡献者。徐新龙在本项目中主要负责石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量捕获相关太赫兹波吸收器件中的基础研究，是主要论文4、16、19、20的贡献者，主要知识产权8、9的贡献者。王刚在本项目中主要负责石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量储存相关锂离子电池中的基础研究，是主要论文1、2、5、6、7、8、9、10、12、14、15、17、18的贡献者，主要知识产权2的贡献者。任兆玉在本项目中主要负责石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量捕获、储存相关太赫兹波吸收器件、锂离子电池中的基础研究，是主要论文1、2、4、5、7、10、11、14、1
6、6、17、18、19、20的贡献者，主要知识产权1、3、5、6、8、9的贡献者。李渭龙在本项目中主要负责石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量捕获、储存相关太赫兹波吸收器件、锂离子电池中的基础研究，是主要论文4、7、8、11、14、16、19的贡献者，主要知识产权1、3的贡献者。王贝贝在本项目中主要负责石墨烯的量身定制及其在光电新能源领域能量储存相关锂离子电池中的基础研究，是主要论文6、12、15的贡献者，主要知识产权2的贡献者。四、主要完成单位排序及贡献：排序单位名称主要贡献第一完成单位西北大学项目管理、组织协调；工作环境、条件、时间及实验仪器保障；项目执行、完成过程的工作检查和督促。五、
7、项目简介：如何有效实现能源的捕获、转换和储存是光电新能源材料领域的世界性难题。利用太阳能光伏电池、太赫兹器件和锂离子电池等器件是解决上述难题的重要手段。如何提高太阳能电池光电转换效率？如何借助太赫兹器件利用空间其它能量？如何提高锂离子电池储存容量？在微观物理机制方面将涉及到三方面的科学问题：载流子在宽波段、多尺度的激发与定向迁移；电子和离子参与的界面微反应、介尺度效应、输运与迁移；电子和结构的协同优化。而以上科学问题的解决，离不开材料微观结构精细设计、制备与调控。石墨烯由于具备优异的光电特性，为解决以上科学问题带来了希望。针对上述三种类型的光电新能源器件材料对石墨烯微结构和性能的不同要求，本课
8、题组采用不同实验方法，量身定制出系列微结构不同的石墨烯材料，利用该材料在实现光电新能源器件性能显著提升的同时，对这些体系中所涉及的微观物理机制进行了研究和阐释。在石墨烯基太阳能电池银浆料研究方面：利用自主创制的热应力超声辅助技术定制获得1-10层、10-50层、带电荷氧化石墨烯，通过包覆、修饰、掺杂方式，率先将氧化石墨烯引入银浆料中，将太阳能电池光电转化效率从平均年增长率低于0.2%提高至0.2-0.4%。揭示并阐明了石墨烯在有机载体中存在非牛顿流体的剪切变稀机制对提高银电极精细化度有重要作用；石墨烯在在银/硅界面中形成的内建电场能有效抑制载流子的复合、增强电子定向迁移；石墨烯的还原特性可降低
9、玻璃熔点，增强银硅间欧姆接触。在钙钛矿太阳能电池基础理论研究方面：构建了石墨烯/钙钛矿异质体系的最有效界面新模式，有效优化了界面电子态；揭示了该体系界面载流子时空激发、实-动量空间关联等关键物理化学机理，首次给出了有效界面的光生载流子传输和提取路径。为设计、制备、提升钙钛矿电池转换效率提供了理论指导。 在锂离子电池石墨烯基负极研究方面：利用自主创制的热应力超声辅助-低温热膨胀还原技术定制获得1-10层、比表面积260-2600m2/g、低缺陷石墨烯，率先将金属化合物嵌入该石墨烯材料中，制备获得比容量增大5-20%，容量衰减率降低0.07-0.14%，电池寿命延长1.4-2.5倍的石墨烯基负极材
10、料20款。揭示阐明了石墨烯的改性机制：利用所形成的柔性网状结构，有效缓释金属化合物体积效应，延长电极寿命；利用界面调控增加活性位点，提升锂离子嵌入率，实现高容量。 在石墨烯基超材料捕获太赫兹能量方面：基于太赫兹波段储存宇宙空间光子能量1/2的结果，利用化学气相沉积技术定制获得1-2层、宏观尺寸1cm2、比表面积1300-2600m2/g的石墨烯，构建出石墨烯/超材料复合结构，实现太赫兹波吸收3.6倍跨越式增长至29%。揭示了超材料中等离激元与石墨烯中超快狄拉克费米子共振耦合机理。为新材料技术捕获太赫兹能量奠定了重要基础。本项目获得国家自然科学基金面上项目、科技部国际合作重大专项、973计划前期
11、专项、国家自然科学基金国际合作、面上、理论物理专项、陕西省重大科技创新专项等项目资助。授权国家发明专利9项。培养陕西省优秀博士学位论文石墨烯研究方向4人。在Journal of the American Chemical Society（IF:13.858）、Applied Catalysis B: Environmental（IF:9.446）、Journal of Materials Chemistry A（IF:8.867）、Journal of Power Sources （IF:6.395）、Carbon（IF:6.337）等期刊发表研究论文121篇，其中一区论文33篇，二区论文37
12、篇。20篇代表作累计他引676次，单篇最高他引78次。2016年11月，陕西日报和陕西新闻联播以“西北大学取得石墨烯研发与产业化多项突破”为题进行了报道。六、主要论文专著目录：序号论文专著名称 刊名作者影响因子年卷页码（xx年xx卷xx页）发表时间通讯作者第一作者国内作者SCI他引次数他引总次数知识产权是否归国内所有对应附件编号1Prepartion and electrochemical performance of a cerium oxide-graphene nanocomposites as the anode material of a lithium ion batteryScr
13、ipta MaterialiaGang Wang, Jintao Bai, Yuhang Wang, Zhaoyu Ren, Jinbo Bai3.7472011, 65, 339-3422011-05-07白晋涛王刚王刚，白晋涛，王昱沆，任兆玉6464是2Synthesis and evaluation of carbon-coat ed Fe2O3 loaded on graphene nanosheets as an anode material for high performance lithium ion batteriesJournal of Power SourcesGang
14、Wang, Hui Wang, Shaobo Cai, Jintao Bai, Zhaoyu Ren, Jinbo Bai6.3952013, 239, 37-442013-03-27王惠王刚王刚，王惠，蔡少波，白晋涛，任兆玉3636是3Tunable optical properties and charge separation in CH3NH3SnxPb1-xI3/TiO2-based planar perovskites cellsJournal of The American Chemical SocietyHongjian Feng, Tula Paudel, Evgeny Ts
15、ymbal, Xiaocheng Zeng13.8582015, 137, 8227-82362015-05-26冯宏剑, Xiaocheng Zeng冯宏剑冯宏剑4747是4Scalable synthesis of pyrrolic N-doped graphene by atmospheric pressure chemical vapor deposition and its terahertz responseCarbonJiayuan Li, Zhaoyu Ren, Yixuan Zhou, Xiaojun Wu, Xinlong Xu, Mei Qi, Weilong Li, Jintao Bai, Li Wang6.3372013, 62, 330-3362013-6-13任兆玉，徐新龙李家源李家源，任兆玉，周译玄，吴晓君，徐新龙，祁媚，李渭龙，白晋涛，汪力2727是5PVP-assisted assembly of lanthanum carbonate hydroxide with hierarchical architectures and their luminesc
