TiO_2/P3HT纳米复合微粒制备及表征研究

以纳米二氧化钛(TiO_2)和聚3-己基噻吩(P3HT)为原料,氯仿为溶剂,制备了TiO_2/P3HT纳米复合微粒。采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)等方法对复合微粒的结构和性能进行表征和分析。结果表明,通过P3HT修饰后的TiO_2/P3HT与纯TiO_2相比,晶型、粒径和形貌基本没有发生改变,平均粒径22nm;纳米TiO_2/P3HT比纯TiO_2在可见光区的光吸收能力增强,当TiO_2∶P3HT摩尔配合比为30∶1时,在波长508nm,TiO_2/P3HT的吸光度达到1.0123,而纯TiO_2的吸光度为0.10824。     

P3HT及CTCHT修饰纳米TiO2的光电性能研究

用光电流作用谱、光电流-电势图等光电化学方法研究了聚3-己基噻吩(P3HT)及3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物(CTCHT)修饰纳米结构TiO2电极的光电转换性质。结果表明,经修饰后的纳米TiO2电极光电流明显增强,光电转换效率得到明显提高。在复合膜电极中存在p-n异质结,异质结的存在有利于光生电子-空穴对的分离,降低了电荷的反向复合几率,提高了光电转换效率。     

P3HT聚集体结构对有机太阳电池效率的影响

为探究有机太阳电池活性层聚集体结构与器件效率的关系,本文以丙酮和正己烷为不良溶剂,诱导聚(3-己基噻吩)(P3HT)分子结晶,通过改变两种溶剂的滴加时长,制备了一系列尺寸均匀、分散性好以及分子排列有序的P3HT纳米颗粒。利用原子力显微镜(AFM),紫外可见光谱仪(UVVis),X射线衍射仪(XRD)等手段表征了纳米颗粒的尺寸、形貌和结晶有序性。将P3HT纳米颗粒和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)混合成膜制备了本体异质结有机太阳电池,发现基于尺寸相近但沿π-π堆砌方向结晶更有序的P3HT纳米颗粒的器件显示更高的光电转换效率。     

聚3-烷基噻吩系列物的合成与表征

采用Fe(III)催化剂合成法合成聚3-丁基噻吩(P3BT)、聚3-己基噻吩(P3HT)和聚3-十二烷基噻吩(P3DDT)。用GPC和1 H-NMR对所合成的聚合物的相对分子质量和结构进行表征,用SEM对所合成的聚合物的表面形貌进行观察,并用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究3种聚合物氯仿溶液的光学性能。结果表明,用该方法合成的聚合物以非晶态形式存在;具有较高的相对分子质量;在氯仿溶液中,P3BT、P3HT、P3DDT的最大吸收峰分别为:436nm、437nm和430nm,最大发射峰分别为570.0nm、581.2nm和573.8nm。综合分析发现P3HT更适于用做聚合物太阳能电池材料。     

巯基化P3HT衍生物的合成与表征

用GRIM(Grignard Metathesis Method)合成了聚(3-溴己基噻吩),并在硫代乙酸钾和氢化铝锂的作用下合成了巯基化的P3HT衍生物聚(3-(6-巯基己基)噻吩)。通过红外光谱、核磁共振波谱、凝胶渗透色谱、紫外-可见光谱、荧光光谱以及电化学分析对中间产物和最终产物的结构和光电性能进行了表征。结果表明,所合成聚合物与目标产物的结构一致,聚合物的数均相对分子质量为5621,多分散系数为1.39,在氯仿溶液中最大吸收波长为408 nm,最大发射波长为545 nm,电化学能隙为1.81 eV。     

原位法P3HT-COOH/CdS纳米复合材料的制备与表征

以二水乙酸镉(Cd(OOCCH3)2·2H2O)为镉源,硫粉(S)为硫源,二氯苯(DCB)和二甲基亚砜(DMSO)为混合溶剂,末端羧基化聚-3-己基噻吩(P3HT-COOH)为模板,原位法合成了P3HT-COOH/CdS纳米复合材料;并利用核磁共振氢谱、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、透射电子显微镜、紫外-可见光谱和荧光光谱等分析测试方法对其组成、形貌、光电性能等进行了表征。研究了不同反应温度及S/Cd摩尔比对复合材料形貌及光电性能的影响。实验结果表明,所合成的CdS纳米粒子均匀分布在P3HT-COOH/CdS复合材料中;CdS的尺寸和分布不仅受温度影响,还很大程度上受S/Cd摩尔比的影响;P3HT-COOH/CdS纳米复合材料有较强的荧光淬灭,表明CdS与P3HT-COOH之间有电荷转移。     

聚3-己基噻吩/氧化石墨烯复合材料的制备与光学性能研究

首先对氧化石墨烯(GO)进行酰氯化得到石墨烯酰氯(GO-Cl),再与3-噻吩甲酸反应形成石墨烯基噻吩(GOT),然后GOT与3-己基噻吩(3-HT)接枝共聚得到聚3-己基噻吩(P3HT)/GO复合材料(P3HT-g-GO)。通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)及元素分析(EDX)对产物进行了表征。用热重分析(TGA)研究了复合材料的热稳定性。用紫外吸收(UV-vis)、荧光发射光谱(AFS)、Z-扫描技术(Z-scan)初步研究了P3HT-g-GO的非线性光学特性(NLO)。结果表明,含有5%(wt,质量分数)GO的P3HT-g-GO紫外吸收相对于P3HT发生了16nm的红移。随着GO含量的增加,复合材料容易产生荧光猝灭现象。在相同的线性透过率下,复合材料的非线性吸收系数(18cm/GW)高于纯的P3HT(10cm/GW)和GO(9.2cm/GW),说明P3HT-g-GO具有良好的NLO特性。     

聚3-己基噻吩的光电性能研究

利用光电化学方法研究了聚3-己基噻吩的光电化学性质,其禁带宽度为1.89eV,同时确定了它的价带位置(-3.6eV)、导带位置(-5.4eV).研究发现聚3-己基噻吩属于直接跃迁型半导体,在本文条件下得到的最高IPCE值达5.2%     

聚3-甲基噻吩修饰CdSe纳米棒复合膜电极光电化学性能研究

采用水热法制备了具有闪锌矿和纤维锌矿结构的CdSe纳米棒,纳米棒直径约100 nm,长度约300nm。当电极电势为-0.7 V时聚3-甲基噻吩(PMeT)修饰CdSe纳米棒有最大光电流。CdSe纳米棒/PMeT中存在p-n异质结,p-n异质结存在使得CdSe纳米棒/PMeT复合膜电极在长波区光电流高于CdSe纳米棒薄膜电极光电流。     

二芳烯类光致变色化合物的合成及其性质

本论文合成了三种新的二芳基乙烯类光致变色化合物1-(2,5二甲基噻吩-3-基),2-[2-甲基-5-(4-甲氧苯基噻吩)-3-基]全氟环戊烯(1a),1-(2,5二甲基噻吩-3-基),2-[2-甲基-5-(4-乙氧苯基噻吩)-3-基]全氟环戊烯(2a),1-(2,5二甲基噻吩-3-基),2-[2-甲基-5-(4-氯苯基噻吩)-3-基]全氟环戊烯(3a),并且研究了它们的光电特性.实验结果表明这些二芳烯化合物在溶液和PMMA膜片中均具有良好的光致变色性能.在313nm紫外灯的照射下,这些二芳烯化合物的溶液和PMMA膜片均由无色变为蓝色,在适当波长可见光照射下,它们均从有色态返回到无色态.在不同的溶液和PMMA膜片中,这些化合物在它们各自的激发波长的照射下均显示出较强的荧光.在313nm紫外灯的照射下,二芳烯由开环态变为闭环态,荧光强度逐渐降低.     

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/聚-3已基噻吩复合纤维的制备及性能

有机共混导电纤维具有相容性好、界面稳定等优点。使用生物可降解材料3β-羟基丁酸酯(3HB)和4β-羟基丁酸酯(4HB)的共聚物(P3HB4HB)、有机导电高分子聚-3己基噻吩(P3HT),利用湿法纺丝方法,以三氯甲烷为溶剂,无水甲醇为凝固浴,成功制备出了P3HB4HB/P3HT有机复合纤维并测试表征。结果表明:复合纤维形态良好,经过碘蒸汽掺杂后,纤维由紫色变墨绿色,显示出良好的导电性,在可穿戴器件和智能服装领域有广阔的应用前景。     

萘基/菲基双取代喹喔啉单体衍生二炔基-烷氧基苯共聚物的制备及光谱性质

以苯并噻二唑为初始原料,通过硝化、还原、缩合等反应合成了2种新型单体5,10-二溴-2,3,7,8-二萘基双喹喔啉(M1)和5,10-二溴-2,3,7,8-二菲基双喹喔啉(M2)。2种单体分别与1,4-二炔基-2,5-二氧十二烷基苯共聚,得到了2种新型共轭共聚物,聚(2,3,7,8-二萘基双喹喔啉-二炔基-2,5-二氧十二烷基苯)(P1)(产率86.1%)和聚(2,3,7,8-二菲基双喹喔啉-二炔基-2,5-二氧十二烷基苯)(P2)(产率41.6%)。所得单体通过红外光谱、核磁共振等进行了表征。单体和聚合物的紫外-可见吸收光谱中M1的最大吸收波长在339nm,354nm处出现。M2的最大吸收波长分别在304nm,317nm处出现双吸收峰外,在长波431nm,459nm处出现双吸收峰。P1的最大吸收波长在448nm处出现,在305nm和317nm处出现2个吸收峰。P2在短波处吸收峰分别在350nm,368nm处出现。单体荧光光谱图中分别在480nm和579nm出现最大发射峰。聚合物分别在487nm和478nm处出现最大发射峰。得到的共聚物通过X射线衍射发现结晶性较差。     

P3HT和MEH-PPV薄膜的光谱性质和结晶研究

溶剂不同会影响聚合物的光敏形貌和一些其他性能,本文就常用的几种溶剂(氯仿、四氢呋喃、二硫化碳、甲苯)对聚3-己基噻吩(P3HT)和聚[2-甲氧基-5(2'-乙基己氧基)对苯乙炔](MEH-PPV)的光谱性质和结晶过程的影响进行初步的研究.     

有序Ag_(NW)@Au_(NP)复合纳米线的制备及其对聚(3-己基噻吩)荧光效应的影响

采用三相界面法及置换反应法,以氯金酸-乙醇溶液和无序Ag纳米线为原材料,在空白Si基底上成功制备出有序Ag纳米线(Ag_(NW))@Au纳米颗粒(Au_(NP))复合纳米线。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对有序Ag_(NW)@Au_(NP)复合纳米线形貌进行了表征与分析,研究了氯金酸-乙醇溶液浓度和置换反应的反应时间对制备Ag_(NW)@Au_(NP)复合纳米线的影响,并且结合荧光光谱及激光拉曼光谱进一步研究了一系列有序Ag_(NW)@Au_(NP)复合纳米线对共轭聚合物聚(3-己基噻吩)(P3HT)荧光效应的影响。实验结果表明,有序Ag_(NW)@Au_(NP)复合纳米线上Au_(NP)的粒径随着置换反应时间的延长或氯金酸-乙醇溶液浓度的增加而增大,该复合纳米线对P3HT的荧光效应有增强作用,但其增强效应会随置换反应进行而减弱。     

2种苯并咪唑衍生交替共聚物的合成及性能

以苯并噻二唑作为初始原料,通过Sonogashira、Suzuki反应将4,7-二溴-2-己基-1,3-苯并咪唑单体分别与带有不同烷氧基链的对苯乙炔、9,9-二辛基芴进行交替共聚,得到了聚[2-己基-1,3-苯并咪唑-1,4-二乙炔基-2,5-二辛氧基苯](P1)、聚[2-己基-1,3-苯并咪唑-1,4-二乙炔基-2,5-二(十二烷氧基)苯](P2)和聚[2-己基-1,3-苯并咪唑-9,9-二辛基芴](P3)。采用红外光谱、核磁共振等手段对单体和共聚物的结构进行了表征,利用紫外-可见吸收光谱、荧光量子效率测试和循环伏安法对聚合物的光、电化学性能进行了探讨。结果表明,共聚物P1、P2均在445 nm处出现紫外-可见吸收峰,共聚物P3在376 nm处出现紫外-可见吸收峰。P2、P3共聚物的相对荧光量子效率分别为80%,66.7%,所得共聚物都有较强的荧光性能。P2共聚物在1.3 V处出现氧化掺杂峰,在-1.3 V处出现还原掺杂峰,P3共聚物在0.48 V处出现氧化掺杂峰,0.34 V处出现脱掺杂峰。     

PbSe纳米晶的制备及在太阳能电池中的应用

基于简单的溶剂注射工艺制备了PbSe纳米晶，利用平均粒径为5nm的PbSe米晶制备了P3HT／PbSeeh,P3HT／PbSe／PCBM两种结构的纳米晶聚合物太阳能电池，P3HT／PbSe电池的最高光电转换效率为O．19％，而基于三相体系P3HT／PbSe／PCBM池的光电转换效率为2．09％，说明PCBM对提高电池的光电转换效率具有重要的作用。     

聚乙二醇修饰对P3HT/ZnO复合膜形貌和光学性能的影响

首先选用聚乙二醇(PEG)对水热法合成的粒径约200nm的ZnO球进行表面钝化,考察了PEG分子量、用量对ZnO薄膜形貌及光学性能的影响和PEG的能级结构;然后采用聚3-己基噻吩(P3HT)和最优参数PEG修饰前、后的ZnO纳米球共混旋涂来制备P3HT/ZnO复合膜,利用原子力显微镜、紫外-可见分光光度计、荧光光谱分析仪考察PEG钝化修饰对复合膜形貌及光学性能的影响。结果表明,采用相对分子质量为6 000、用量为5%(质量分数)的PEG修饰ZnO时,制备的ZnO薄膜均一性最好;PEG修饰的ZnO与P3HT具有良好的能级匹配性;P3HT与PEG修饰后的ZnO形成的复合膜表面规整且缺陷较少,而且在可见光区的光吸收作用增强,荧光猝灭现象加剧,表明PEG修饰增加了ZnO和P3HT的接触面积,促进了界面间的电荷转移。     

聚合物光伏电池材料真空极化取向的研究

聚[2-甲氧基5-(2′-乙基己氧基)对苯乙炔](MEH-PPV)和聚3-己基噻吩(P3HT)是典型的共轭聚合物,可以作为新型的光伏电池材料。真空条件下对两种聚合物材料进行极化取向实验,可以增加载流子的迁移能力,提高导电能力,有利于聚合物太阳能薄膜电池性能的改善。     

合成方法对聚(3-己基噻吩)立构规整度的影响

采用化学氧化法、格式反应法、GRIM (Grignard Metathesis Method)法和超声辅助GRIM法、合成了不同立构规整度的聚3-己基噻吩(P3HT).用GPC、紫外-可见光谱、红外光谱(FT-IR)和核磁共振谱(1 H-NMR)对P3HT的分子结构和立构规整度进行了表征.结果表明,GRIM法合成的P3...     

TiO_2分枝纳米棒阵列的制备及其在杂化太阳能电池中的应用

采用水热法制备了TiO_2纳米棒阵列及TiO_2分枝纳米棒阵列,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜观察了样品的微观结构形貌。以TiO_2纳米棒及分枝纳米棒阵列作为光阳极,组装成聚-3己基噻吩∶富勒烯衍生物/TiO_2(P3HT∶PCBM/TiO_2)杂化太阳能电池,测试了电池的光电性能。结果表明:用分枝结构纳米棒阵列制备的杂化电池效率显著高于普通TiO_2纳米棒阵列电池。由漫反射谱和电化学阻抗谱测量结果分析可知,由于分枝结构增大了TiO_2纳米棒阵列的比表面积,加快了载流子传输,减少了界面载流子复合,同时也增强了入射光散射,从而提升了杂化电池的性能。