丙三酸的应用研究

丙三酸即丙三羧酸，Tricarballylic acid，CAS：99‑14‑9，白色结晶粉末；熔点156–161℃；易溶于水、甲醇，具有三个羧基，属于三元羧酸，可发生螯合、吸附、酯化反应。丙三酸为含三个羧基的三元羧酸，可作为结晶改性添加剂，吸附于硫酸钙晶体表面调控晶型、提升相变活化能；同时具有多种化学与生物应用，是天然产物中常见的结构片段。

应用研究

近年来,采用氧化镍(NiOx)作为空穴传输层(HTL)的反向平面钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其制备工艺简单、迟滞效应小、成本低受到研究人员的广泛关注。然而,在NiOx基反向平面PSCs中,NiOx/钙钛矿界面处往往存在缺陷密度高、能级不匹配等问题,限制了其性能提升。基于此,提出丙三酸(TCA)埋底界面工程策略,即采用丙三酸修饰改性NiOx/钙钛矿界面,以提高PSCs效率和稳定性。研究结果表明,丙三酸分子中的羧酸功能基团能够与NiOx发生相互作用,从而有效钝化界面缺陷,优化NiOx/钙钛矿界面能级排列。同时,丙三酸的引入还能有效调控钙钛矿薄膜结晶生长行为,制备出高质量钙钛矿层。最终,基于该丙三酸埋底界面工程,PSCs的光电转换效率(PCE)从18.39%提升至21.59%,且稳定性也得到了明显改善[1]。

在20℃条件下，于间歇式结晶器中开展半水硫酸钙向二水硫酸钙的相转变实验，分别考察无丙三酸体系与添加丙三酸体系。实验采用250ppm、1000ppm、2500ppm三种不同丙三酸浓度。通过电导率测试探究丙三酸作为添加剂对该相转变过程的影响；同时利用扫描电镜（SEM）、X 射线衍射（XRD）与热重分析（TGA）表征样品的结晶水含量与晶体结构。纯体系所得晶体为板状结构，加入添加剂后晶体形貌发生改变。采用Friedman、Flynn‑Wall‑Ozawa、Kissinger‑Akahira‑Sunose三种无模型动力学方法计算样品活化能：纯体系平均活化能为34.12~42.8 J/mol，添加添加剂后升至51.28~55.40kJ/mol。进一步采用TGA‑FTIR‑MS联用技术验证丙三羧酸是否吸附于晶体表面，TGA‑FTIR与TGA‑MS结果相互印证，证实该羧酸吸附在晶体表面[2]。

参考文献

[1] 谢意,王晓峰,林家盛. 丙三酸埋底界面工程提高氧化镍基反向平面钙钛矿太阳能电池性能[J]. 江西科学,2025,43(1):162-170. DOI:10.13990/j.issn1001-3679.2025.01.021.

[2] Polat, Sevgi, Sayan, Perviz. Effects of tricarballylic acid on phase transformation of calcium sulfate hemihydrate to the dihydrate form[J]. Crystal Research and Technology: Journal of Experimental and Industrial Crystallography,2017,52(5). DOI:10.1002/crat.201600395.