聚合物电存储材料及其双电极型存储器件

随着信息产业的高速发展,传统的存储技术已不能完全满足人们的需求。因此,对聚合物电存储材料与器件的研究应运而生。相对于传统的无机存储材料,基于聚合物的电存储材料与器件具有易加工、低成本、稳定性好、低功耗、可实现三维堆积以及高存储密度等优点,极有可能取代传统的无机半导体器件,显示出广阔的发展前景。本文介绍了聚合物电存储器件的一些基本原理及基本概念,并对存储器件几种主要的作用机制做了归纳; 根据器件的易失性与否,描述了闪存、一次写入多次读取及动态随机存储器件三类存储器件的存储特点,总结了聚合物电双稳材料及其在三类存储器件中应用的研究进展,探讨了这一研究领域需要解决的一些关键问题,最后展望了聚合物电存储材料与器件的研究和发展方向。     

AuCu和石墨烯助催化剂协同增强氮化碳的光催化性能

在热解法合成石墨相C₃N₄的基础上,先后采用溶剂热法和共沉淀法将石墨烯和AuCu双金属纳米颗粒负载到C₃N₄表面,得到AuCu/石墨烯/C₃N₄复合光催化剂。采用XRD、IR、BET、TEM、XPS、Absorption、PL、电化学等技术对AuCu/石墨烯/C₃N₄的结构进行分析,并详细评估其在可见光下分解水制氢和还原CO₂的性能。石墨烯的负载可以增加材料的比表面积,促进光生电荷的迁移。AuCu双金属以合金的形式负载于石墨烯/C₃N₄表面,平均粒径3.7 nm。纳米Au的表面等离共振效应能拓宽材料的光谱吸收范围,而第二金属Cu的引入能加速光生电子的分离和传输。因此,石墨烯和AuCu双助催化剂的负载能显著增强C₃N₄的光催化性能。当AuCu的原子比为3:2、AuCu和石墨烯的负载量分别为0.5和1 wt%...     

联萘酚衍生物的光电功能及其应用*

联萘酚及其衍生物具有C₂轴不对称性、修饰位点多、手性构型高度稳定等特点,在分子或离子识别、有机电致发光（OLED）、非线性光学以及分子机器等光电功能材料领域得到了广泛研究并展现出良好的应用前景。本文依据联萘酚衍生物光电功能材料分子结构的不同,总结了其结构修饰的设计原理、修饰方法及其应用,评述了各位点修饰材料的结构和光电性能的关系：单位点及多位点修饰的联萘酚,主要是通过氢键作用、光诱导电子转移（PET）等机理实现分子或离子识别,多应用于荧光化学传感器;双位点修饰的联萘酚,主要是利用扭转非平面结构和π共轭特性等调节光电性能,广泛应用于OLED;同样,基于C₂轴不对称性和手性诱导特性,联萘酚衍生物在非线性光学以及分子机器等领域也展现出良好的应用。最后,展望了联萘酚类光电功能材料的研究和发展方向。     

富勒烯C60硫桥键联四硫富瓦烯衍生物的理论研究

利用半经验AM1法研究了富勒烯C₆₀硫桥键联四硫富瓦烯衍生物和富勒烯C₆₀键联四硫富瓦烯衍生物的几何构型,电子结构.计算结果显示,富勒烯C₆₀硫桥键联四硫富瓦烯衍生物的四硫富瓦烯(TTF)平面与C₆₀发生作用,使其弯曲的程度比富勒烯C₆₀键联四硫富瓦烯衍生物的大,从而形成一种独特的四硫富瓦烯(TTF)平面半包裹C₆₀的空间构型的D-A体系.这很可能是由于C-S单键的灵活性造成的.而且它们的HOMO轨道主要分布在四硫富瓦烯(TTF)部分,而LUMO轨道则主要分布在C₆₀上.预测了富勒烯C₆₀硫桥键联四硫富瓦烯衍生物很有可能在激发态下产生更长寿命的电荷分离态.     

石墨烯基二氧化碳电化学还原催化剂的研究进展

利用电催化技术将CO₂转化为小分子燃料或高值化学品是实现原子经济、构建人工碳循环的绿色能源技术之一。电催化还原CO₂ (ECR)的反应条件温和、产物多样(C₁、C₂和C₂₊),有极大的发展潜力。然而,ECR技术面临一些需要解决的挑战性问题,包括电极过电势高、C₂及C₂₊产物选择性低、伴随析氢反应等。解决这些问题的关键在于创制低成本、高性能电催化剂。近年来,石墨烯基电催化剂的研究成为ECR领域的热点之一,原因包括：1)在电化学环境中稳定性好;2)表面原子、电子结构可调,进而实现材料催化活性的调控;3)维度可调,易暴露较大的比表面积和形成层次孔结构;4)耦合石墨烯的高导电性与特定材料的高活性,可协同提升ECR催化性能。本文评述了石墨烯基材料在ECR中的研究进展,详述了石墨烯基电催化剂的构筑方法,探讨并梳理了石墨烯的点/线缺陷、表面官能团、掺杂原子构型、金属单原子种类、材料表界面性质等与ECR性能之间的本征构效关系。最后展望了石墨烯基催化剂在ECR领域中的挑战和未来发展。     

Sc,Ti,V修饰B/N掺杂单缺陷石墨烯的储氢研究

3d过渡金属修饰是改善石墨烯储氢性能的最有效途径, 但仍存在金属团聚和H₂解离导致难以脱附的问题. 提出了B/N掺杂单缺陷石墨烯(BMG/NMG)的策略来避免以上两个问题. 密度泛函理论计算结果表明, N掺杂可以使Sc, Ti, V与石墨烯的结合能提高3~4倍, B掺杂可以将Sc与石墨烯的结合能提高3倍. Sc/BMG和Sc/NMG吸附的第一个H₂不会解离. Sc/BMG中Sc吸附5个H₂, 平均氢分子结合能为-0.18～-0.43 eV, 并且可以通过在同侧锚定多个Sc原子形成Sc/C₃B₂五元环增加H₂吸附位点. Sc/NMG中每个Sc吸附6个H₂, 平均氢分子结合能为-0.17～-0.29 eV, 还可以通过在异侧修饰形成Sc/N₃/Sc单元进一步提高储氢能力. 研究结果将为设计基于3d过渡金属修饰碳材料的储氢材料提供理论基础.     

石墨烯和氧化石墨烯的表面功能化改性

石墨烯和氧化石墨烯由于特殊的电子、光学、力学性能已成为当今科学研究的热点.重点综述了近年来石墨烯和氧化石墨烯的表面功能化改性研究进展.首先介绍了石墨烯、氧化石墨烯的基本结构与性质.然后将表面功能化分为非共价键结合改性、共价键结合改性和元素掺杂改性.非共价键结合的功能化改性分为四类：π-π键相互作用、氢键作用、离子键作用以及静电作用.共价键结合的功能化改性分为四类：碳骨架功能化、羟基功能化、羧基功能化和环氧基功能化.元素掺杂改性分为N、B、P等不同元素的掺杂功能化.总结了石墨烯、氧化石墨烯基体与改性分子的相互作用和反应类型,以及改性产物的性能与应用.最后对石墨烯和氧化石墨烯在表面功能化改性方面的发展前景作了展望和预测.     

非易失性D-A型高分子信息存储功能材料的研究进展

随着电子工业的迅猛发展,诸如个人电脑、手机、数码相机和媒体播放器等信息技术设备已成为人们日常生活中不可缺少的一部分。无论从技术角度还是从经济角度来考虑,对新型信息存储材料和器件的研发已成为电子行业急需解决的问题。由于聚合物的电子性质可以通过分子设计和合成等手段调控或剪裁,2005年国际半导体技术发展蓝图(ITRS)将聚合物存储器视为新型存储器件。与硅存储器相比,基于高分子存储材料制作的存储器具有材料结构多样、成本低、易加工、柔韧性好、可大面积制作(可通过旋涂或喷墨打印,在塑料、玻璃、互补金属氧化物半导体(CMOS)混合集成电路上面进行加工)、响应快、功耗低、高密度存储等优点,在信息存储以及高速计算领域有着非常广泛的应用前景。本文综述了高分子阻变存储器的基本概念和工作机制及近年来具有推-拉电子结构特征的高分子信息存储材料的设计、合成和器件性能的研究进展,以及存在的亟待解决的问题和未来的发展方向。     

叠氮烷烃环加成反应合成C60衍生物及其聚合物太阳电池的特性

通过烷基叠氮化合物与C₆₀的环加成反应合成了一系列以长链烷烃取代C₆₀的亚氨基衍生物,研究了其紫外-可见光吸收特性及电化学性质,并考察了由这些材料和聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-对苯乙炔](MEH-PPV)制成的聚合物光电池的性能.这类器件的能量转换效率介于0.13～0.37之间,随着所接烷基链的增长和支链数目的增加,衍生物的溶解度逐步提高,器件的短路电流随着衍生物溶解度的提高而增加,最高可达到1.77mA/cm²,这类器件具有较极大的光暗比,有可能首先在传感器方面得到应用.     

纳米尺寸二硫化钼的制备与应用研究进展

二硫化钼(MoS₂)作为一种与石墨烯具有类似结构的材料, 近些年来受到了科学家们的越来越多的关注. 它凭借自身的层状结构, 独特的电子学、电化学性质, 大的比表面积以及表面改性的潜能, 在许多领域都有着广泛的应用. 本文简单论述了目前纳米尺寸MoS₂的制备方法, 包括微机械剥离、液相剥离、嵌锂法、水热反应、气相沉积以及热分解法等, 并对这些方法在制备纳米MoS₂中具备的优点和存在的不足作了简单点评. 另外, 介绍了纳米MoS₂在光电子器件、催化、传感、能量存储与转化等领域的应用研究进展, 并着重介绍了其在电化学和生物传感分析方面的应用研究现状, 并对未来纳米MoS₂的重点研究方向作出了展望. 从目前的研究来看, 纳米MoS₂在器件、能量存储和传感分析等应用方面存在着巨大的潜质, 有望成为一种继石墨烯之后性能十分优良的多功能材料.     

有机电致磷光材料的分子设计：从主体材料到客体材料

有机电致磷光器件的设计和利用，可以突破由三线态激子跃迁自旋禁阻引起的有机电致荧光器件量子效率的限制。本文综述了有机电致磷光器件和材料的研究进展，主要介绍了主体材料和客体材料的研究现状，特别是蓝光磷光器件主客体材料的研究情况。     

以硅酸盐材料为背景的教学素材开发

针对一线教师在设计硅酸盐材料一课时面对的困难,开发了与陶瓷、玻璃、水泥相对应的石家河红陶杯、洛阳浮法玻璃、白鹤滩大坝等3个教学素材。包含2个原创实验、7个资料、14个原创提问。开发的素材可用于硅酸盐材料高一新授课或以硅酸盐材料为情境的高三复习课中,也可为原创题的命制者提供参考。素材的选择遵循了立德树人的理念,培养了学生的爱国情怀,同时也提升了高级思维能力。     

超轻材料

超轻材料是一类密度小于10 mg/cm³的新型材料,具有良好的比强度和比刚度,是优异的物理化学性质和结构性能的统一体。随着人们对超轻材料强大性能的认识,国内外许多课题组都相继开展了对超轻材料的研究,并取得了一系列的成果。现有的超轻材料已经涵盖了硅系、金属及其氧化物、陶瓷、高分子聚合物、新型碳材料及其复合物等各类成分。超轻材料具有声吸收、能量吸收、减震缓冲、热绝缘等性能,在航空航天领域具有重要作用。超轻材料的性能主要取决于它的结构和组成材料的固体成分的性能,比如材料中孔隙的分布以及固体本身的硬度及强度都对性能有着重要的影响。本文根据材料结构的不同,将超轻材料分为气凝胶、泡沫材料、微点阵材料三类。本文对近年来超轻材料的材质及制备方法进行了简要的综述,并通过对各种材料的比较就该领域未来的发展进行了展望。     

生物降解材料

本文介绍了生物降解材料的含义、作用机理、影响微生物降解的因素、以及生物降解材料的应用,并列举了几种主要的可生物降解的材料。