双层钙钛矿结构氧化物具有优异的离子电子电导率，作为固体氧化物燃料电池（SOFC）阴极材料被广泛研究。以PrBaCo2O5+δ作为母体材料，采用Ca离子在Pr位和Ba位进行掺杂，采用溶胶凝胶法制备出了Pr0.9Ca0.1Ba1-xCaxCo2O5+δ(0≤x≤0.3，PCBC)阴极材料。电导率测试结果表明：Ca离子共掺杂能够有效改善材料的电导率。电化学性能测试结果表明：x=0.2的阴极具有最佳的氧催化活性，700 ℃时极化阻抗仅为0.069 ?偸cm2。在理论研究中，通过GGA-PBE泛函分别计算了PrBaCo2O5+δ、Pr0.75Ca0.25BaCo2O5+δ与Pr0.75Ca0.25Ba0.75Ca0.25Co2O5+δ的氧空位形成能、态密度及O s和O p的能带中心。研究发现，Pr位掺Ca能减小氧空位形成能，Ba位掺杂Ca反而会增大氧空位形成能。O p带中心的计算结果表明：Ba位掺Ca的策略有效增加了材料的氧还原活性。双钙钛矿A位钙离子的共掺杂策略能够有效改善样品的热膨胀、高温电导率和电化学性能，提高材料的长期稳定性。

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的能量转化装置。SOFC具有高效、产物清洁污染小和噪声低等优点, 因此成为近年来国内外研究的热点。混合电子-离子导体的钙钛矿型SOFC电极材料被广泛研究。采用固相法在空气中合成了具有正交钙钛矿结构的PrFe0.7Ni0.3O3-δ(PFN)。结果表明: PFN在800 ℃时, 在空气和H2条件下最大电导率分别为46.500 S/cm和0.007 S/cm, 在空气气氛条件下的界面极化阻抗为0.08 Ω?偸cm2, 在H2气氛条件下阻抗为0.24 Ω?偸cm2, 在乙醇气氛条件下的阻抗为1.52 Ω?偸cm2; PFN/La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)/PFN对称电池在800 ℃时, 氢气气氛条件下的最大功率密度为475 mW/cm2, 以乙醇为燃料时最大功率密度为180 mW/cm2。这表明, Ni掺杂PrFeO3的样品作为电极材料性能优异, 是一种有前景的SOFC电极材料。

为了明确溶剂对MoS2量子点发光的影响, 以液相剥离法在N-甲基吡咯烷酮(NMP)与1,2-二氯苯(DCB)的混合溶剂中制备了MoS2量子点, 并采用透析的方法对照研究了溶剂及含有MoS2量子点的溶液的发光性质。结果表明, 量子点尺寸分布均匀, 粒径约2.4 nm。拉曼光谱中可在381 cm-1和406 cm-1处观察到MoS2材料的E12g和A1g拉曼特征峰。光学性质分析表明, MoS2量子点的存在造成了260～400 nm附近紫外光吸收的明显变化, 且混合溶剂中的MoS2量子点荧光发射波长对激发波长表现出严重的依赖性。以水为外部环境的透析实验结果表明, 透析后DCB溶剂的HOMO能级会导致MoS2量子点在442 nm附近的发光出现多个发射峰, 但其发光波长不再随激发波长而改变, 进而说明有机溶剂中MoS2量子点发光对激发波长的依赖性是由于有机溶剂在紫外光激发下发光造成的。

为了利用可见光激发下半导体拉曼散射信号实现生物检测, 以窄带隙的MoS2材料构建了拉曼免疫标记探针, 用于实现对人IgG分子的高特异性识别。首先, 运用液相剥离法分别获得了MoS2和WS2微米材料, 以加热陈化处理分析了温度对532 nm激发下样品拉曼散射信号强度的影响。之后借助3-巯基丙酸修饰向MoS2材料表面引入羧基, 进而获得了可用于免疫检测的拉曼探针。最后, 以“抗体-待测物-抗体”的三层结构分析了基于MoS2拉曼散射的免疫检测性能。实验发现适当温度下加热陈化处理可增强过渡金属二硫化物的拉曼散射强度(70 ℃下最优)。多组对照实验结果表明, 免疫检测生物芯片的拉曼信号强度随人IgG浓度的升高而升高, 最终趋于饱和, 最低浓度的检测限达到1 fM, 实现了可见光激发下利用半导体拉曼散射信号对目标分子的高灵敏度、高特异性免疫检测。

为了解决现有的基于量子点荧光共振能量转移体系的生物毒性问题, 选用无毒的ZnS∶Cu量子点与罗丹明B构建新型荧光共振能量转移体系。通过共沉淀法成功制备了形貌均一的ZnS∶Cu纳米晶量子点。在此基础上, 测试了不同掺杂浓度的ZnS∶Cu量子点及罗丹明B的荧光光谱。然后, 通过对ZnS∶Cu量子点的表面修饰构建了以ZnS∶Cu量子点为供体、罗丹明B为受体的荧光共振能量转移体系。实验结果表明: ZnS∶2%Cu量子点的发光光谱与罗丹明B的吸收光谱在481 nm处有较大重合, 说明构建荧光共振能量转移的最佳铜掺杂摩尔分数为2%。通过计算发现以ZnS∶2%Cu量子点为供体、罗丹明B为受体的荧光共振能量转移体系的能量转移效率为25.8%。进一步实验结果表明, 罗丹明B浓度也能够影响能量转移。