嵌段共聚物P3HT-b-P3TEGT对P3HT/ZnO杂化太阳能电池的性能影响

采用格氏置换聚合法合成了一系列不同嵌段比的全共轭两亲性嵌段共聚物——聚(3-己基噻吩)-嵌段-聚(3-三乙二醇-噻吩)(P3HT-b-P3TEGT),并将其作为添加剂引入到聚(3-己基噻吩)(P3HT)/ZnO杂化太阳能电池的活化层中,探讨其嵌段比对P3HT/ZnO杂化体系微观形貌和性能的影响。结果表明:P3HT-b-P3TEGT的引入能够改善P3HT和ZnO的相容性,提高P3HT链段的有序堆砌和结晶性,优化P3HT/ZnO杂化薄膜微观形貌,从而有效提升器件效率和热稳定性。     

季铵盐型聚噻吩衍生物的合成、表征及其光电性能研究

为了使聚噻吩衍生物可以溶解在乙醇/水中,实现其水溶性.通过酯化反应合成了6-氯己基噻吩-3-羧酸酯,6-氯己基噻吩-3-羧酸酯与三乙胺反应合成3-噻吩-乙酰基-氧己基-三乙基氯化铵;采用Fe(Ⅲ)对3-噻吩-乙酰基-氧己基-三乙基氯化铵进行催化聚合,得到聚噻吩衍生物聚(3-噻吩-乙酰基-氧己基-三乙基氯化铵).采用傅里叶红外光谱仪对合成的中间单体及聚合物结构进行表征,使用凝胶渗透色谱对合成的聚合物的分子及分子量分布进行测试;通过紫外-可见分光光度计测定了目标聚合物的带边吸收波长.将目标聚合物与石墨烯的乙醇/水溶液,采用旋涂法制备出太阳能电池器件,并对其输出特性进行测试.研究结果表明:将聚(3-噻吩-乙酰基-氧己基-三乙基氯化铵)与石墨烯的复合物作为活化层制备的太阳能电池器件,光照条件下测试,开路电压为0.565 9V,短路电流为0.162 4A,能量转换效率为3.75×10~(-2)%.在暗箱中测试,开路电压为4×10~(-4) V,短路电流为4.88mA,能量转化效率为5.5×10~(-3)%.自然光照下,其能量转换效率是暗箱中的6.8倍,说明聚噻吩衍生物具有光伏性能,但该器件能量转换效率较低.     

基于密度泛函理论的P3HT简单计算

通过使用软件包QUANTUM-ESPRESSO对聚3-己基噻吩(P3HT)进行自洽计算,分析该聚合物的成键机理、最高占据轨道和最低空轨道的电荷分布情况以及禁带宽度分析.通过将其带隙宽度与典型的半导体材料进行对比,分析其半导体光电特性.     

聚3-己基噻吩和3-十二烷基噻吩的合成研究

采用FeCl3法合成了聚3-己基噻吩(P3HT)和聚3-十二烷基噻吩(P3DDT),用GPC法和1H-NMR法对结构进行了表征,用Tg法研究了它们的热稳定性,并对溶液和薄膜的紫外-可见吸收性能、光致发光性能和能隙进行了对比研究.P3HT和P3DDT溶液最大吸收峰分别在420 nm和413 nm,相应的发射峰分别为602nm和573 nm;薄膜的最大吸收峰分别为430 nm和415 nm,相应的发射峰分别为622 nm和589 nm,它们的禁带宽度分别为 1.9 eV和2.2 eV.     

MoCl2O2/P(Ph)3催化苯乙烯、丁二烯原子转移自由基聚合及其共聚合

以MoCl2O2/三苯基膦为催化剂,分别以苄基氯引发苯乙烯、四氯化碳引发丁二烯原子转移自由基聚合(ATRP).聚合物的产率、相对分子质量及其分布和化学结构分别使用称重法、GPC、1H-NMR和13C-NMR进行表征.结果表明所得聚合物相对分子质量与单体转化率呈线性增加,相对分子质量分布较宽(1.4～2.0之间).以AIBN为引发剂可以引发丁二烯反向ATRP.初步探索了AIBN/MoCl2O2/P(Ph)3,苄基氯/MoCl2O2/P(Ph)3引发体系的丁苯共聚合,聚合反应具有活性特征,所得苯乙烯-丁二烯共聚物为无规共聚物.     

原位制备聚3-己基噻吩和纳米碳双层异质结构

采用射频等离子体方法处理聚3-己基噻吩(P3HT)薄膜,使P3HT原位形成由碳膜和P3HT组成的双层异质结构型.采用场发射扫描电子显微镜、紫外可见光分光光度计和薄膜X射线衍射仪对产物进行形貌和结构的表征与分析.结果表明:经等离子体处理后,P3HT薄膜的表层出现明显的炭化现象,形成一层致密的碳纳米颗粒组成的碳膜;可以通过调节射频电压调整P3HT薄膜的表层炭化程度,以优化复合膜的性能;等离子处理后,P3HT膜结晶度提高,复合膜光吸收增强.此P3HT/纳米碳层的双层异质复合膜有望用作聚合物太阳能电池的光敏活性层.     

桥联茂金属催化乙烯与α-烯烃共聚合的研究

采用两种亚环己基桥连的茂金属催化剂[(CH2)5C](t-BuCp)2ZrCl2(I)、[(CH2)5C](t-BuCp)2TiCl2(Ⅱ),在助催化剂甲基铝氧烷MAO的活化下,对乙烯与α-烯烃共聚合进行研究,考察催化剂的结构对产物性能的影响.实验结果表明,随着共聚单体浓度的增加,乙烯与1-己烯,1-辛烯共聚均可产生共单体效应,共聚物的熔点和结晶度均随共聚单体浓度的增加而降低.催化剂Ⅰ活性中心反应空间大,对不同单体的选择性相差不大.而催化剂Ⅱ反应空间小,对共聚单体的选择性相差较大.     

新型铁盐催化MMA的原子转移自由基聚合

采用新型的铁盐催化体系实现甲基丙烯酸甲酯(MMA)的过量单体完成活化剂再生(generation of activators via monomer addition)的原子转移自由基聚合反应(GAMA ATRP).以FeBr3为催化剂、三苯基膦(TPP)或对茴香基二苯基膦(DPMPP)为配体、2-溴异丁酸乙酯(EBriB)为引发剂,利用原子转移自由基聚合反应合成窄分布的PMMA,并研究MMA的GAMA ATRP的聚合反应动力学.考察催化剂用量、配体种类等对聚合反应的影响.结果表明:聚合反应显示为一级动力学特征,聚合物分子量随转化率的提高而线性增长且分子量分布较窄(PDI1.5).通过核磁(1H-NMR)对所得聚合物PMMA的末端官能团进行表征,结果表明:所得的PMMA端基含有卤素,有继续引发聚合的可能,具有"活性"聚合的特征.     

两性聚丙烯酰胺水分散体系的制备

以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)以及丙烯酸(AA)为单体,聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC)为分散稳定剂,2,2′-偶氮(2-脒基丙烷)二盐酸盐(V-50)为引发剂,在硫酸铵水溶液中成功制备了两性聚丙烯酰胺(am-PAM)。考察了分散稳定剂相对分子质量、反应介质pH值、反应温度以及搅拌速度对水分散体系的影响,并用红外光谱仪以及扫描电镜对产品结构进行表征。研究得到合成两性聚丙烯酰胺水分散体系的较佳工艺条件:PDMC的相对分子质量30×104～46×104,反应介质的pH5.0～6.5,反应温度55～65℃,搅拌速度75～125 r.min-1,所得体系相界面明显,颗粒呈球形。     

HBPE@Py@PGMA的合成及其在石墨烯液相剥离中的应用

用Pd-diimine催化剂通过独特的链行走反应,在25℃,乙烯压力为0.1 MPa下将芘-Py单体(丙烯酸芘甲酯)及BIEA单体(2-(2-溴异丁酰溴))引入HBPE(超支化聚乙烯)结构中,一步法合成表面具有多个芘基和酰溴基团的超支化聚合物HBPE@Py@Br。并通过ATRP反应将GMA(甲基丙烯酸缩水甘油酯)单体引入HBPE@Py@Br中,合成得到HBPE@Py@PGMA。通过核磁共振波谱(~1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)对所得聚合物的结构和成分进行分析表征。同时利用该共聚物作为石墨烯液相剥离稳定剂,在氯仿溶剂中液相超声剥离天然石墨,得到稳定分散的石墨烯溶液。通过紫外-可见吸收光谱、高分辨透射电镜、广角X射线衍射分析、拉曼光谱、红外光谱等测试手段对石墨烯进行表征,发现石墨烯缺陷较少、分散均匀,并与环氧树脂复合得到石墨烯分散均匀的环氧树脂复合材料。     

聚氧乙烯大分子单体的合成和应用(Ⅲ)——烯丙基类端基聚氧乙烯大单体与苯乙烯共聚的研究

本文讨论了烯丙基类端基聚氧乙烯(PEO)大单体与苯乙烯进行自由基型以及阳离子型的共聚。采用BF_3·(OC_2H_5)_2催化体系进行PEO大单体与苯乙烯阳离子共聚时,所得共聚物具有较自由基引发体系为高的接枝数,但共聚产率仍相对较低。采用Al(C_2H_5)_3为催化剂或采用甲基烯丙基为端基的PEO大单体为中间体时,所得共聚物具有更大的接枝数和高的产率。     

茂金属SiO_2的载体化研究(Ⅳ)——茂金属载体催化剂用于乙烯与α-烯烃的共聚

考察了将茂金属载体催化剂用于乙烯与 1-己烯、1-辛烯的共聚合反应 ;在反应温度为 40℃ ,反应时间为30min ,浸渍液茂锆浓度为 13 .6mmol L ,n(Al) n(Zr)为 5 0 0的条件下 ,分析了第 2单体与乙烯单体物质的量的配比对聚合活性及聚合物物性的影响 ;结果表明 :乙烯与 1-己烯和 1-辛烯共聚合时出现了“共单体效应” ,共聚物的平均相对分子质量、熔点、结晶度均随第 2单体物质的量的增大而下降 ,产物均为无规共聚物     

新型含非共轭单元的光伏材料的合成及表征

基于高性能半导体聚合物给体聚［（2,6-（4,8-双（5-（2-乙基己基）-噻吩-2-基）-苯并［1,2-b:4,5-b’］二噻吩））-alt-（5,5-（1’,3’-二-2-噻吩基）-5’,7’-双（2-乙基己基）苯并［1’,2’-c:4’,5’-c’］二噻吩-4,8-二酮）］（PBDB-T）,通过Stile偶联聚合反应,首次合成了一种含非共轭单元的新型聚合物给体材料聚［（2,6-（4,8-双（5-（2-乙基己基）-噻吩-2-基）-苯并［1,2-b:4,5-b’］二噻吩））-（5,5-（1’,3’-二-2-噻吩基）-5’,7’-双（2-乙基己基）苯并［1’,2’-c:4’,5’-c’］二噻吩-4,8-二酮）-1,3-双（2-噻吩基）丙烷］（PDBS-5）,并将其应用于有机太阳能电池。紫外-可见光谱表明:相比于PBDB-T,非共轭单元的引入降低了PDBS-5吸收光谱中堆积峰的吸收强度,表明分子间π-π堆积减弱;循环伏安测试表明非共轭单元的引入降低了聚合物的能级。基于PDBS-5:IT-4F共混膜制备出能量转换效率达到7.42%的有机太阳能电池。研究结果表明含非共轭单元的聚合物PDBS-5是有潜力的有机太阳能电池给体材料。     

环境响应型智能高分子凝胶

结合智能高分子凝胶的发展现状介绍笔者近几年的研究成果：由温度敏感型N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与氯化三甲基-3-丙烯酰胺丙基胺(DMAPAA-Q)构成的共聚阳离子凝胶具有LCST特性和很好的溶胀性能，而半互穿温敏凝胶PDMAPS／PAMPS显示UCST特性，且在UCST附近不发生体积变化；将侧链含偶氮苯基的丙烯酰胺基偶氮苯单体(AAAB)与丙烯酸(AA)共聚合成了一种新型功能高分子P(AA-co-AAAB)。具有pH和光双重响应性能；合成的导电聚(3-羧甲基噻吩)(F3TAA)水凝胶具有pH敏感性，且用高氯酸作掺杂剂对水凝胶的掺杂行为进行研究发现，高氯酸极易使聚噻吩凝胶掺杂，而且一旦掺杂则在掺杂状态下具有相对的稳定性。     

Fe(acac)3/吡啶二亚胺/Al(i-Bu)3三元催化体系催化乙烯聚合

报道了采用乙酰丙酮铁［Fe(acac)3,(acac为乙酰丙酮基)］/吡啶二亚胺/Al(i-Bu)3新型催化体系,在甲苯中催化乙烯聚合. 考察了催化剂组成、聚合条件、加料方式及不同吡啶二亚胺化合物对Fe(acac)3/吡啶二亚胺/Al(i-Bu)3体系催化乙烯聚合的影响. 结果表明, Fe(acac)3/吡啶二亚胺/Al(i-Bu)3催化体系能高活性(2.20×106 g/(mol·h))催化乙烯聚合,得到高相对分子质量(Mw=35.3×104)聚乙烯,相对分子质量分布在3.05～4.26,呈单峰分布. 所得聚合物具有较高的熔点(130.2～134.1℃),为线性聚乙烯.     

柠檬酸对WP催化剂噻吩加氢脱硫性能影响

以柠檬酸(CA)为助剂,采用共浸渍和程序升温还原的方法制备了不同n(CA)/n(WP)的WP催化剂。并用X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、扫描电镜(SEM)、热重(TG)分析等方法对催化剂进行了表征,通过高压微反评价了催化剂的噻吩加氢脱硫(HDS)性能。结果表明,柠檬酸并没有改变WP的本体结构,但具有阻止WP晶相颗粒生长的作用,并提高了WP催化剂的BET比表面积。加入柠檬酸改变了硝酸根的分解过程,降低了催化剂的起始磷化还原温度和磷化还原过程终结温度,有利于活性组分在催化剂表面的分散。柠檬酸对WP催化剂噻吩HDS反应有利。Cat-5催化剂具有相对最好的HDS活性,与不加柠檬酸的催化剂相比,其噻吩转化率提高近20.4%。     

P(DMC-AM)共聚物的合成及其盐效应

以丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体原料,引入复合引发体系和引发促进剂,采用水溶液聚合技术,合成了高分子量阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)。考察了引发促进剂用量、引发剂浓度、单体含量、聚合方式(绝热聚合和恒温水浴聚合)及pH值等因素对聚合速率和相对分子质量的影响,并探讨了CPAM在各种无机盐溶液中的黏性行为。结果表明,合成CPAM的最佳条件:采用绝热聚合方式,引发剂及引发促进剂用量分别为0.25×10—3g.gm-1、5.0×10-6g.gm-1,单体质量分数30%,pH值5.0;CPAM在NaCl溶液和(NH4)2SO4溶液中均表现出典型的普通聚电解质黏性行为,而在CaCl2溶液中表现出非典型的普通聚电解质黏性行为。     

温和条件下合成MEH-PPV的工艺及其相对分子质量控制

以叔丁醇钾(t-BuOK)为催化剂,四氢呋喃(THF)为溶剂,采用去卤缩合聚合法,合成2-甲氧基-5-(2′-乙基-己氧基)-对苯乙炔(MEH-PPV)光伏材料。对反应温度、反应时间、催化剂、溶剂等条件的影响规律进行研究。结果表明,在THF作为溶剂的情况下,MEH-PPV的合成过程无需加热,且收率较高,反应过程中几乎没有凝胶现象;在反应体系中加入对甲氧基苯酚,可以控制MEH-PPV的相对分子质量,重现性良好。     

PTT与阳离子染料可染PTT的合成工艺

研究了聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、阳离子染料可染PTT的合成工艺条件中各因素对酯化及缩聚反应的影响,包括单体物质的量比、催化剂浓度、反应时间和温度、抗氧剂种类等.结果表明:酯化率随1,3-丙二醇(PDO)与对苯二甲酸(PTA)比例的提高而提高,随催化剂钛酸四丁酯加入量的增大而提高,当w(PDO)∶w(PTA)=1.6,钛酸四丁酯与PTA物质的量比为2×10-4时,酯化率较高,反应容易控制;钛酸四丁酯同时可作为缩聚反应的催化剂;缩聚反应时间随温度的升高而缩短;温度过高,PTT易降解,以反应温度为265℃时较为适宜;间苯二甲酸丙二醇酯-5-磺酸钠(SIPP)的加入使PTT熔体的流动性变差,在相同搅拌功率时所得PTT的特性黏数随SIPP添加量的增加而降低,但PEG的加入可改善PTT熔体的流动性能;添加适量的抗氧剂Irganox1010可抑制PTT的热氧化降解.     

溶剂萃取法分离回收废催化剂碱浸渣中铝、镍的研究

通过溶剂萃取法分离回收废加氢催化剂碱浸渣的硫酸浸出液中铝和镍，分析并比较了萃取剂P204(二(2-乙基己基)磷酸酯)和P507(2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯)的萃取分离效果，同时考察了P204萃取体系中原料液初始pH、P204体积分数、P204皂化率、V(有机相)/V(水相)等因素对铝、镍萃取率的影响。结果表明，与P507相比，P204可更好地分离铝和镍；在萃取剂P204体积分数为35%、P204皂化率为30%、原料液初始pH为2.75、V(有机相)/V(水相)=3∶1的条件下，铝的萃取率达到96.45%，而镍的萃取率仅为2.77%；经过二级逆流萃取流程，铝的萃取率可达到99.50%以上，而镍的萃取率低于3.60%。采用盐酸溶液对负载有机相进行反萃，在盐酸浓度为6 mol/L、反萃温度为60℃、V(有机相)/V(水相)=2∶1的条件下反萃20 min，有机相中铝的反萃率为98.04%，可有效地实现废加氢催化剂中铝、镍的分离。