功能化碳微球能级的电化学表征

分别采用水热法和化学气相沉积（CVD）法,制备两种同粒径（约360 nm）的碳微球（CMSs）,对CVD法制备的CMSs （CCMSs）用混酸溶液（浓硫酸：浓硝酸=3：1）进行酸化处理,在其表面引入含氧官能团,而水热法制备的CMSs（HCMSs）不作处理;然后在N,N'-二环己基碳二亚胺的作用下,用1,6-己二胺分别修饰两种CMSs。通过场发射扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪对产物的形貌和结构进行表征分析,采用热重分析仪和电化学工作站对产物的热稳定性和能级结构进行表征分析,并用荧光分析仪对产物的光学性能进行表征分析。结果表明：两种CMSs都满足作为聚合物太阳能电池受体材料的能级要求,且胺化修饰可以提高CMSs的LUMO能级;HCMSs在形貌、溶剂中的分散性以及热稳定性等方面都优于CCMSs,比CCMSs更适合作聚合物太阳能电池的受体材料。     

1,6-己二胺对碳微球的功能化修饰

首先采用体积比为1:3的浓硝酸和浓硫酸对碳微球(CMSs)进行氧化修饰,改善其表面活性;然后在缩合剂N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)的作用下,用1,6-己二胺与氧化CMSs反应,制备胺化CMSs。在胺化过程中考虑缩合剂DCC用量、反应时间和反应温度的影响。采用场发射扫描电子显微镜、热重分析仪和红外光谱仪对各阶段产物进行了形貌和结构的表征与分析。结果表明:对于0.3 g氧化CMSs,DCC用量0.3 g、反应时间36 h和反应温度110℃是胺化反应的适宜条件,所得胺化产物在弱极性溶剂乙酸乙酯和氯仿中有良好的分散性,且能与常用聚合物给体材料(聚3-己基噻吩)能级匹配,有望进一步与聚合物复合,为制备聚合物太阳能电池奠定基础。     

CMSs/PP复合阻燃材料的制备及其性能研究

采用葡萄糖水热法制备的碳微球(CMSs)作为阻燃剂,与聚丙烯(PP)熔融共混后制备了CMSs/PP复合材料。采用极限氧指数(LOI)仪、垂直燃烧仪(UL-94)、热重分析仪(TGA)、锥形量热仪(CONE)、电子万能试验机(EUT)等手段对该复合材料进行阻燃性能、热稳定性、力学性能等相关指标的表征和分析。结果表明,CMSs能有效提高PP的阻燃性能,并使PP的热稳定性与力学性能也有很大改善。     

聚甲基丙烯酸接枝炭微球

以乙炔为碳源,采用化学气相沉积法,在氩气气氛下,制备了炭微球(CMSs);并用硫酸和高锰酸钾的混合溶液对CMSs进行氧化处理,使其表面引入含氧官能团;然后用KH-570对氧化CMSs进行修饰并将甲基丙烯酸(MAA)接枝于CMSs表面,制得了接枝微粒PMAA/CMSs.用场发射扫描电子显微镜、红外光谱和热重分析对产物的结构和形貌进行了表征和分析.结果表明:采用逐步接枝法成功地将MAA接枝到CMSs表面,为CMSs在聚合物基体中分散、制备功能材料提供了途径.     

噻吩酰胺基共轭聚合物的合成与表征

文章以3-噻吩甲酸为原料,通过三步简单的反应制备出单体2,5-二溴噻吩-3-甲酰正辛胺,再将其与苯并二噻吩(BDT)二锡化物进行Stille偶联反应得到噻吩酰胺基共轭聚合物。通过核磁共振波谱对化学结构进行了表征,利用紫外—可见吸收光谱表征了聚合物溶液和膜的光学性能,用热失重分析仪表征了聚合物的热稳定性,这两个结果表明该聚合物有望用于聚合物太阳能电池中。     

碳基质新型离子印迹聚合物的制备及离子识别性能研究

溶胶-凝胶法制备二氧化钛/羧基碳纳米管(Ti O2/MWNTs-COOH),接枝壳聚糖并通过乙烯基三甲氧基硅烷化反应制备生物碳基质功能单体-乙烯基碳纳米管双功能基壳聚糖。利用Cu2+为模板离子,通过交联反应制备生物基质新型离子印迹聚合物(Novel ion imprinted polymer on biological carbon matrix,NIIPs-BCM)。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、固体核磁共振波谱(CP/MAS 13C-NMR)和扫描电镜(SEM)对中间产物和NIIPs-BCM进行结构表征,表观形貌分析法考察生物降解性能并利用同步热分析仪(DSC-TG)进行热稳定性测试,原子吸收光谱仪(AAS)进行离子印迹聚合物识别性能研究。结果表明,成功制备了对金属Cu2+具有选择性吸附的NIIPs-BCM。NIIPs-BCM具有显著生物降解性,热稳定性分析结果表明NIIPs-BCM具有良好的热稳定性,热失重率为67%。原子吸收法分析NIIPs-BCM的离子识别性能表明,其对Cu2+的特异识别性明显优于非离子印迹聚合物(Non-novel ion imprinted polymer on biological carbon matrix,NNIIPs-BCM),识别理论符合静态等温吸附方程。     

新型低能级共轭聚合物的制备及其性能研究

采用Stille交叉偶联反应,制备了基于噻吩-氰基乙烯-噻吩(TCNT)和异靛蓝衍生物(NBDID)结构的一种新型低能带隙给体-受体共轭聚合物PBDID-TCNT。采用热重分析仪、示差扫描量热仪、紫外-可见-近红外分光光度计、电化学工作站与原子力显微镜等测试手段对聚合物的热性能、光学性能、电化学性能以及微观结构进行了表征。结果表明:聚合物PNBDID-TCNT具有优异的热稳定性,宽的吸收光谱、很低的LUMO(-4.15 eV)和HOMO(-5.88 e V)能级以及有序的晶体结构。     

紊流循环法合成超细磷酸锂及表征

采用共沉淀法在紊流循环方式下制备超细磷酸锂的一种新工艺,探索了氢氧化锂和磷酸在紊流循环釜中制备超细磷酸锂的反应条件,用X射线粉末衍射、激光粒度仪、扫描电镜、比表面及孔隙分析仪及热分析仪对产物的晶体结构、粒度分布、外观形貌、比表面积以及热稳定性进行了表征。结果表明该方法制得的磷酸锂热稳定性好,粒度分布窄(D50=3.25?m),比表面积(BET)为13.38 m2·g?1,为一种分散均匀的超细粉体材料,可望成为一种高活性的锂离子电池正极材料原材料或电解质添加剂。     

MOF衍生的多壁碳纳米管复合的纳米多孔碳材料的合成及其电化学性能

本文以硝酸锌和硝酸镍为金属盐,2-甲基咪唑为配体,采用水热法制备得到ZIF-8/Ni,再在CVD管式炉中催化多壁碳纳米管生长,最终得到ZIF-8/Ni-CNT复合材料。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对材料的表面形貌和结构进行了表征,采用电化学工作站对材料的电化学性能进行了测试。     

碳微球负载Ag_3PO_4的合成与其光催化性能

以碳微球(CMSs)为载体,采用离子交换法制备了CMSs负载的磷酸银复合材料(CMSs/Ag3PO4)。对合成的CMSs/Ag3PO4复合材料的相组成、表面形貌和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱进行了表征,通过可见光催化降解甲基橙实验对所制备的CMSs/Ag3PO4复合材料的光催化活性进行了考察。结果表明:CMSs颗粒大小在100~200 nm,CMSs/Ag3PO4颗粒大小在200~250 nm;CMSs/Ag3PO4在可见光范围有强吸收,在可见光照射下,CMSs/Ag3PO4能有效地降解甲基橙,光照射60min对甲基橙的降解率可以达到92.5%;循环使用5次后,对甲基橙的降解率仍然保持为86.2%。     

PP复合材料的制备及其阻燃性能研究

将碳微球(CMSs)及聚磷酸铵(APP)添加至聚丙烯(PP)中,制备了PP复合材料。采用极限氧指数(LOI)、热重分析仪(TGA)、锥形量热仪(CONE)及电子万能试验机(EUT)等表征手段对PP复合材料的阻燃性能、热稳定性能以及力学性能进行了测试分析,考察了APP与CMSs的质量比以及添加量对PP阻燃体系性能的影响。结果表明:在APP与CMSs质量比为4:1,总添加量为30%时,PP/CMSs/APP复合材料的LOI为28.7%,较纯PP提高了59.4%;火灾性能指数(FPI)值较纯PP提高了约5倍;热释放速率峰值(PHRR)、总热释放量(THR)、平均热释放速率(MHRR)和平均有效燃烧热(MEHC)分别较纯PP降低了31.11%、14.2%、24.5%和32.1%;火灾蔓延指数(FGI)值较纯PP降低了55.3%,且复合材料的热稳定性有所提高,成炭能力显著提升,PP的阻燃性能得到明显改善。     

聚合物PTAA分子量对刮涂钙钛矿性能的影响与研究

高分子聚合物聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)与钙钛矿材料存在匹配的能级,广泛用作倒置钙钛矿太阳能电池(p-i-n PSCs)的空穴传输材料。然而不同分子量的空穴传输材料会导致不同的载流子迁移率和器件性能。因此,本文选取三种不同分子量的PTAA制备空穴传输层。接触角结果显示,中间分子量的PTAA(M-PTAA)层具有优异的疏水性。在此基础上刮涂得到的准二维钙钛矿薄膜(M-PP)表现出最优的表面形貌和最高的结晶度。TRPL测试进一步证实M-PP薄膜中的空穴能更好的被PTAA传输层转移,由此制备的p-i-n PSCs实现了高达15.79%的能量转换效率(PCE)。     

两种富勒烯二加成受体材料的合成

合成了两种聚合物光伏电池的电子受体材料,并进行了结构和性能表征。提高了其LUMO能级,用于聚合物光伏电池有望提升器件的开路电压。     

新型主链型邻位碳硼烷苯并噁嗪的制备与性能研究

以邻位碳硼烷双酚、多聚甲醛和不同的二胺为原料,采用曼希尼反应合成出5种邻位碳硼烷苯并噁嗪;采用FT-IR(红外光谱)法和NMR(核磁共振)法对产物的结构进行了表征,并采用紫外光透射法、TGA(热重分析)法测定了聚合物的溶解性、热稳定性和两亲性。研究结果表明:碳硼烷的引入明显提高了聚合物的热稳定性;PEG(聚乙二醇)链段越多,聚合物的水溶性越好,但热稳定性有所下降;通过调节碳硼烷和PEG比例,可获得热稳定性和水溶性俱佳的聚合物。     

碳微球的离子化表面修饰

碳微球(CMSs)经HNO3和H2O2混酸处理后,与NaOH碱溶液进行离子化反应,考察离子化反应前后CMSs表面性质的差异;通过场发射扫描电子显微镜、元素分析等对产物的形貌和表面结构进行了分析,同时还考察了产物在不同溶剂中的溶解性差异。结果表明,HNO3和H2O2混酸处理得到的CMSs-(COOH)n与NaOH溶液进行反应后,生成大量—COONa离子基团,形成了CMSs-(COONa)n,其表层出现沟壑,在水中的分散性明显改善,亲水性显著增强;然而,NaOH对未经酸处理的CMSs修饰效果欠佳,团聚现象依然严重;由于CMSs-(COONa)n强的离子性,很难在有机溶剂中分散。     

可补足紫外光吸收的二苯基吡喃烯侧链给体-给体共聚物的合成及其在有机太阳能电池中应用

设计合成了一系列以二苯基吡喃烯为侧链,噻吩和苯并二噻吩为主链的新型共轭聚合物,并应用于聚合物太阳能电池中。对一系列聚合物的结构进行了表征,研究了光吸收,电化学和光伏特性。吸收光谱表明,随着噻吩和苯并二噻吩共轭主链的增加,光吸收范围增大并逐渐发生红移,覆盖紫外光区300～400nm处和整个可见光区域。光致发光光谱表明,分子内发生了能量转移,随着主链共轭单元的增加,最大发射峰逐渐红移。通过循环伏安法测试表明,一系列聚合物均具有较高的最高占据轨道(HOMO)能级,可以与PC_(61)BM较好的匹配,保证较高的开路电压。最后,合成的一系列聚合物作为给体材料,PC_(61)BM作为受体材料制备了聚合物太阳能电池,结果表明,光伏电池具有较好开路电压,PCE最高为0.59%。     

水热法合成(K,Na)NbO_3陶瓷粉体及其压电性能研究

利用水热法在碱性溶液中合成了具有钙钛矿结构的(K,Na)NbO_3无铅压电陶瓷粉体,研究了初始溶液中K+的含量对产物晶相、形貌以及化学组成的影响。采用X射线衍射仪以及扫描电镜对产物的结构和形貌进行了表征,利用X荧光分析仪对粉体的化学组成进行了精确分析。实验结果表明:随着初始溶液中K~+含量的变化,有两相钙钛矿(K,Na)NbO_3粉体生成,在溶液中K~+的反应活性低于Na~+。然后,将水热合成的K_(0.58)Na_(0.42)NbO_3粉体采用传统固相烧结制备陶瓷材料,其结构较致密,压电常数d_(33)达到94 pC/N。     

国内首架具完全自主知识产权的碳纤维轻型运动飞机首飞成功

正中科院福建物质结构研究所日前开发了应用于太阳能电池的新型聚合物材料,并制备出了转换效率高达9.14%的太阳能电池。这种茚并噻吩的聚合物材料具有更宽的带隙和更深的最高占据分子轨道(HOMO)能级,适合作为短波段吸收太阳能电池材料用于高开路电压高效率叠层太阳能电池的制备。研究人员还在无添加剂的条件下,实现了近1V的高开路电压太阳能电池。     

非晶态聚合物阴极界面修饰材料在有机太阳能电池中的应用

设计合成一种带有三级胺片段的非晶态聚合物阴极界面修饰材料PStN。使用PBDT-BT作为给体,PC61BM作为受体制备有机太阳能电池,器件的开路电压和填充因子显著提高,能量转化效率从4.7%提高到了6.4%。     

氧化锌/碳复合材料的合成、表征及吸波性能研究

本文先以二水合醋酸锌和氢氧化钠为原料,得到了氧化锌微晶;以合成的氧化锌为前驱物,葡萄糖为碳源,由水热法合成了产物氧化锌/碳(ZnO/C)复合材料。用X射线衍射(XRD),拉曼光谱(RM),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),热重分析(TG)等,对产物进行了表征,讨论了不同反应条件(添加剂,时间,溶剂)对合成氧化锌/碳微晶的影响,并对产物的微波性能进行了测试。结果表明,所得产物为氧化锌/碳,呈棒状形貌,热稳定性好,并具有优异的吸波性能。在频率为17GHz时,3mm厚度的产物微波吸收达到-12dB。