导电聚合物（如聚（3,4-乙撑二氧硒吩）（PEDOS）、聚（3,4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT）），凭借其快速的空穴迁移速率，出色的紫外光吸收能力和高稳定性，被广泛应用于能量转换和储能领域。其中PEDOS具有良好的氧化还原特性和光学特性，其光学带隙为1.4eV，这主要是得益于硒原子具有优异的极化性和较高的载流子迁移率。P（TTh-co-EDOT）是一种由三噻吩（TTh）和EDOT组成的共聚物，兼具优异的光吸收性能和电导率。利用上述导电聚合物改性TiO₂纳米阵列构建p-n异质结，能够实现无外偏压条件下的优异光电性能，为高性能自供电紫外光探测器的开发提供了有机-无机杂化异质结的创新方案。

  在此背景下，新疆大学吐尔逊·阿不都热依木教授团队在国家自然科学基金和新疆大学“碳基能源资源化学与利用国家重点实验室”的资助下，在自供电紫外光探测器的开发方面有了一定的积累（Carbon, 2025, 242, 120470. Journal of Alloys and Compounds, 2025, 1017, 179201. ACS Applied Polymer Materials, 2024, 6, 8, 4378-4393. Chemical Engineering Journal, 2023, 477, 146762. Carbon, 2023, 204, 387-397. Journal of Alloys and Compounds, 2023, 960, 170849）。其中，研究开发了基于导电聚合物/TiO₂纳米阵列的自供电紫外光探测器，该探测器在紫外光探测领域具有应用潜力。主要研究内容和结论如下：

1.唐新生，如仙古丽·加玛力，吐尔逊·阿不都热依木^*：热释电效应增强了TiO₂ NRs/BiOCl// PEDOS异质结在紫外光电探测器中的性能

  2024年4月2日，吐尔逊·阿不都热依木教授课题组在《Chemical Engineering Journal》（中科院一区Top）在线发表题为“PPyro-phototronic effect enhanced the performance of TiO₂ NRs/BiOCl//PEDOS heterojunction for a UV photodetector”的研究论文，本文第一作者为2021级硕士唐新生，通讯作者为吐尔逊·阿不都热依木，通讯单位为新疆大学。

图1. 器件组装及材料能带结构示意图

  掺杂贵金属、非金属和金属离子可改变 TiO₂ 的电子结构和物理性质，从而降低其带隙值，扩大光响应范围，减少载流子重组的机会，从而提高光电性能。因此，该团队提出通过面对面组装构建有机-无机异质结紫外（UV）光电探测器（PD）的方法（图1）。通过旋涂方法将BiOCl旋涂在二氧化钛纳米棒（TiO₂ NRs）表面，制备了TiO₂ NRs/BiOCl。两者的协同作用提高了载流子传输效率，增强了紫外光电探测器的性能。TiO₂ NRs/BiOCl和PEDOS形成了p-n异质结，产生了内置电场，提高电子-空穴对分离的效率。此外，由于BiOCl的热释电效应，以及Se与Cl离子结合后增强了器件的光敏性，电子从PEDOS注入BiOCl，促进了光生电子-空穴对的分离。TiO₂ NRs/BiOCl 表面的氧空位吸附氧分子，起到电子捕获剂的作用，导致电子-空穴对复合率下降，从而降低了紫外光探测器的暗电流。图2表明，在偏压为0 V、波长为365 nm的光照条件下，与TiO₂ NRs/BiOCl//TiO₂ NRs/BiOCl相比，TiO₂ NRs/BiOCl//PEDOS异质结表现出快速的光响应，上升时间为0.0802 s，下降时间为79.8 ms。响应率从11.0 mA/W 显着提高到108.8 mA/W（增强了10 倍）。检测能力从0.67 × 10¹¹ Jones 提高到1.25 × 10¹¹ Jones。实现了对TiO₂基自供电紫外光探测性能的调控。这项研究对于理解BiOCl增强紫外光探测器的光电探测的机理具有重要意意义。

图2. 在0.32 mw/cm²紫外光强度（365 nm）下，（a）TiO₂ NRs/BiOCl//PEDOS的电流-时间（I-T）曲线；（b）局部放大的I-T曲线；（c）电流-电压（I-V）曲线；（e）塔菲尔曲线；不同紫外光强度与（f）电流，（g）响应度，（h）探测度的关系；（i-m）不同紫外光密度下UV PD的温度变化

  文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150940

2. 唐新生，张虎军，如仙古丽·加玛力，吐尔逊·阿不都热依木^*：基于P (TTh-co-EDOT) 共聚物敏化的TiO?纳米阵列的高性能自供电紫外光探测器

  2024年1月，吐尔逊·阿不都热依木教授课题组在《Surfaces and Interfaces》（中科院二区）在线发表题为“High performance self-powered ultraviolet photodetectors based on P(TTh-co-EDOT) copolymer sensitized TiO₂ NRs”的研究论文。本文第一作者为2021级硕士唐新生，通讯作者为吐尔逊·阿不都热依木，通讯单位为新疆大学。

图3. 复合材料的制备工艺和器件组装示意图

  该团队采用一步水热法合成了TiO₂纳米阵列（NRs），结合P（TTh-co-EDOT）实现了高性能的p-n异质结的UV PD，并首次评估了P（TTh-co-EDOT）作为 UV PD中的感光层（图3）。P（TTh-co-EDOT）是一种由三噻吩（TTh）和EDOT组成的共聚物，兼具优异的光吸收性能和电导率。TTh单元提供了良好的光吸收能力，而EDOT单元则增强了聚合物的电导率和热电效应。此外，基于能带理论，详细讨论了紫外局部发射自供电的工作机理。在TiO₂ NRs表面应用不同的电化学沉积循环TTh-co-EDOT形成p-n异质结，以达到最佳光电性能。研究发现，基于3个沉积循环的TiO₂ NRs和P（TTh-co-EDOT）面对面制备的最佳UV PD在不施加任何外部电压的情况下表现出光电性能的增强。得益于TiO₂ NRs/P（TTh-co-EDOT）界面增强的内置电场，平衡了光生载流子和自功率模式下的电荷分离和传输TiO₂ NRs/P（TTh-co-EDOT）-3C 的响应度和检测率分别为2.252 mA/W和3.413 × 10¹⁰ Jones，上升和下降时间分别为0.256/0.427 s，表现出优异的光电性能和稳定性（图4）。 TiO₂ NRs/P（TTh-co-EDOT）-1C的响应度 （0.0995 mA/W） 和检测率（6.035 × 109 Jones）最低，TiO₂ NRs/P（TTh-co-EDOT）-4C 的上升和下降时间最长 （0.460/0.451 s）。这些结果表明，TiO₂ NRs/P（TTh-co-EDOT）在开发高性能UV PD方面具有巨大的潜力。

图4. TiO₂ NRs/P(TTh-co-EDOT) 共聚物异质结在不同沉积周期下的I-T曲线。（a）1C；（b）2 C；（c）3C；（d）4C；（e）5C；（f）不同沉积周期下的I-T曲线。

  文章链接：https://doi.org/10.1016/j.surfin.2023.103802

【作者介绍】

  吐尔逊·阿不都热依木：博士生导师，新疆大学化学学院二级教授，高分子化学与物理学科负责人。研究聚焦于高分子结构调控与高性能化，致力于将高分子材料应用于能源、环境与催化转化等关键领域，具体研究方向包括开发用于高效能源存储与转换器件的高分子复合材料、研发高性能通用高分子材料改性技术、设计用于环境污染物检测吸附与降解的功能高分子材料，以及开发用于绿色高效催化转化过程的新型高分子基催化剂或载体。至今以第一/通讯作者在Adv. Funct. Mater., Biosens. Bioelectron., Chem. Eng. J., J. Hazard. Mater, Carbon, Small, Compos. part B: Eng., Talanta, J. Power Sources, J. Colloid Interface Sci.等刊物上发表SCI论文近150余篇，论文被引用2800余次，H指数28。研究成果分别获新疆维吾尔自治区自然科学一等奖、新疆大学第九届科学研究优秀成果一等奖、新疆大学第一届自然科学二等奖，第十四届疆维吾尔自治区优秀论文三等奖等奖励。

  如仙古丽·加玛力：硕士生导师，新疆大学化学化工学院教授。主要从事高分子材料的高性能化与复合改性。至今以第一/通讯作者在Adv. Funct. Mater., Biosens. Bioelectron., Chem. Eng. J., Carbon, Small, Compos. Sci. Technol, J. Energy Storage, Constr. Build. Mater., Int. J. Biol. Macromol., Appl. Surf. Sci.等刊物上发表SCI论文115余篇，论文被引用1900余次，H指数24。

  唐新生：新疆大学化学学院2021级硕士研究生，师从吐尔逊·阿不都热依木教授。研究方向为基于 PEDOS 和改性TiO₂纳米阵列的自供电紫外光探测器的构筑及性能研究。至今以第一作者在Chem. Eng. J., Carbon, Surf.Interfaces, J. Alloys Compd., ACS Appl. Polym. Mater.等刊物上发表SCI论文5篇，发明专利1项：2023112323135。主持并完成新疆维吾尔自治区研究生创新计划项目1项，曾荣获新疆大学优秀研究生、新疆大学优秀研究生标兵、自治区研究生学业奖学金、国家奖学金等多项荣誉，现就读于南京大学2024级化学博士研究生。