不同中心离子对自组装三元配合物膜光诱导电子转移性质的影响

在ITO(indium-tin-oxide)透明电极上,按照一种新的自组装策略分别制备了3种以四价金属离子Sn⁴⁺,Zr⁴⁺和Ce⁴⁺为桥连中心离子、以四羧酸为功能染料配体分子、以草酸为连接配体的光电功能自组装膜.用接触角、紫外光谱、X射线光电子能谱(XPS)和电化学循环伏安作了表征.并测定了这3种自组装膜体系的光电转换性质及电子给体、 偏压、光强等因素的影响.     

基于过渡金属离子与三联吡啶的配位作用构筑全共轭层-层 自组装超薄功能膜

本文利用所合成的4'-（4''-重氮基）苯基-（2,2':6',2'）-三联吡啶氟硼酸盐（Diazo-tpy）在紫外光照射下的光分解反应特性,实现三联吡啶基团与基片之间形成共轭价键连接,这不仅提高了自组装膜的稳定性,而且降低了载流子在两者之间传输时的阻抗;在此基础上,通过两端含三联吡啶的直线型配体1,4-二-(2,2':6',2'-三联吡啶)基苯（Bi-tpy）与四种过渡金属离子（Mtn+：Pt4+、Ru3+、Rh3+、Pd2+）之间的配位作用,通过层－层自组装制备了全共轭金属－有机自组装超薄功能膜。由紫外-可见光谱跟踪自组装过程证明了自组装过程的成功实现,还分析了金属离子的种类对自组装的影响规律。光电转换测试表明Bi-tpy/Ru3+自组装膜要比Bi-tpy/ Pt4+具有更明显的光电转换性能;同时,由于缺陷与阻抗随层数的增加而增大的原因,在自组装6层时光电流达到最大值。这为我们设计新型光电转换器件提供参考依据。     

苝四羧酸铈在TiO_2纳米晶膜上的光电转化性质

报道了Ce3+和Ce4+两种金属离子桥联苝四羧酸在二氧化钛纳米晶电极上自组装膜的制备,并利用紫外可见光谱、红外光谱、光电子能谱等手段对自组装膜进行了表征. 通过同步辐射光电子能谱确定了自组装膜的HOMO能级. 基于自组装膜敏化二氧化钛纳米晶电极的薄层三明治型太阳能电池具有较好的光电转化性质. 在480 nm, 苝四羧酸敏化二氧化钛电极产生了26.9%的入射单色光子-电子转化效率(IPCE), 而由Ce4+离子或Ce3+离子桥联所形成的自组装膜分别产生了55.8%和39.1%的IPCE. 金属离子桥联苝四羧酸自组装膜相当于一种配合物, 其HOMO能级比苝四羧酸自组装膜的高, 这是形成铈离子桥联苝四羧酸后IPCE提高的一个主要原因.     

苝四羧酸铈在TiO2纳米晶膜上的光电转化性质

报道了Ce³⁺和Ce⁴⁺两种金属离子桥联苝四羧酸在二氧化钛纳米晶电极上自组装膜的制备,并利用紫外可见光谱、红外光谱、光电子能谱等手段对自组装膜进行了表征.通过同步辐射光电子能谱确定了自组装膜的HOMO能级.基于自组装膜敏化二氧化钛纳米晶电极的薄层三明治型太阳能电池具有较好的光电转化性质.在480 nm,苝四羧酸敏化二氧化钛电极产生了26.9%的入射单色光子-电子转化效率(IPCE),而由Ce⁴⁺离子或Ce³⁺离子桥联所形成的自组装膜分别产生了55.8%和39.1%的IPCE.金属离子桥联苝四羧酸自组装膜相当于一种配合物,其HOMO能级比苝四羧酸自组装膜的高,这是形成铈离子桥联苝四羧酸后IPCE提高的一个主要原因.     

含二氢噻唑类卟啉配位聚合物自组装染料敏化太阳能电池

合成了两种不同类型(2+2型、A4型)含二氢噻唑基团的锌卟啉与Mn(Ⅱ)的配位聚合物(CPsx,x=1,2)。两种配位聚合物与锚定卟啉(ZnPA)通过金属-配体轴向配位自组装成染料敏化太阳能电池。通过电镜表征了其在TiO_2上的自组装结构。光伏性能测试表明,聚合物自组装体与单体相比具有较优的光电转换效率,特别是A4型结构(CPs2)具有较高的短路电流和转换效率。     

重氮树脂-聚(4-羧酸苯基)乙炔自组装膜与光电转换

近年来 ,自组装及其形成的多层复合膜已经在导电、生物传感器及非线性光学等领域得到深入研究 ,特别是以聚阴离子与聚阳离子相互作用的静电自组装研究更为深入 .这一技术制备方法简单 ,无需特别的设备 ,对膜层厚度能随意调控 ,并以水作为介质 ,对环境无害 [1～ 3] .共轭高分子 (如聚苯胺、聚吡咯及聚苯亚乙烯等 )通过自组装形成共轭高分子膜 ,对制备具有导电、光电和传输等功能的薄膜半导体器件具有重要意义 .聚乙炔类是最早被发现且理论与应用研究最多的一类共轭高分子材料[4 ,5] .本文以聚 ( 4 -羧酸苯基 )乙炔 ( PCPA)为聚阴离子 ,以重…     

自组装杂化离子通道膜的构筑及阳离子传输机制

以3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷和对甲氧基苯胺为原料合成了一种可以自组装形成有机-无机杂化材料的化合物--3-(脲基-4-甲氧基苯基)丙基三乙氧基硅烷. 采用FT-IR, ¹H NMR, DSC 和XRD 分析方法对该化合物的结构以及结晶性进行了表征. 将该化合物与聚乙烯醇(PVA)共混, 利用化合物的自组装性质构筑结构均一且致密无孔的离子通道杂化膜, 通过自制的膜运输实验装置测定膜对阳离子的传输性能并提出了相应的传输机制. SEM 照片显示, 自组装杂化膜致密无缺陷, 膜厚度为8 μm. 选择5 种阳离子进行运输实验测试, 结果表明, 自组装杂化离子通道膜对一价的碱金属离子Li⁺, Na⁺和K⁺有很好的传输功能, 这要归功于杂化材料中甲氧基苯基与碱金属阳离子形成的阳离子-π相互作用力. 碱金属阳离子在膜中的扩散过程可由溶解-扩散机制来解释, 结果显示, Li⁺, Na⁺和K⁺在杂化膜中传输的渗透率大小为: P_Na⁺ > P_K⁺ > P_Li⁺ , 说明本研究中的的自组装杂化离子通道膜对Na⁺有优先选择性. 杂化离子通道膜对二价的Ca²⁺和Mg²⁺没有传输作用, 此结果给一二价阳离子的分离带来很好的研究思路.     

聚-4-偶氮磺酸基苯乙烯与四-(三甲氨基苯基)-卟啉的自组装膜及其光电转换性能

聚-4-重氮基苯乙烯(PDS)在碱性水溶液下通过与Na₂SO₃反应,制备了聚-4-偶氮磺酸基苯乙烯(PDSS).作为负离子聚电解质PDSS能与四-(三甲氨基苯基)-卟啉(TTMAP)通过离子相互作用进行层-层自组装.光照下该组装膜中的离子键转变为共价键,结果是组装膜对极性溶剂和盐水溶液变为非常稳定,从而能直接在KCl水溶液中测定其光电流.结果表明,该组装膜具有良好的光电转换性质.     

自掺杂基团对聚苯胺自组装膜电化学性能的影响

基于离子相互作用,实现了以聚苯胺(PANI)为聚阳离子,以聚(邻氨基苯甲酸)(PCAN)、聚(邻氨基苯磺酸)(PSAN)为聚阴离子的层-层自组装,形成层厚均匀的全共轭超薄功能膜.由于磺酸基—SO3-的电负性高于—COO-,使得PANI-PSAN自组装膜沉积量小于PANI-PCAN;电化学实验结果显示,由于PCAN和PSAN的导电性均弱于PANI,所以两种自组装膜的电化学性能取决于PANI,但同时受到羧酸、磺酸基团的较大影响,使得PANI-PCAN自组装膜的电化学性能要优于PANI-PSAN.     

聚(4-偶氮磺酸苯乙烯-co-4-乙烯基吡啶)与本征态聚苯胺的氢键自组装及其光电转换性能

合成了一种新的共聚体——聚(4-偶氮磺酸苯乙烯-co-4-乙烯基吡啶), 它含有吡啶环, 能作为氢受体与本征态聚苯胺进行氢键自组装. 在紫外光照下, 组装膜通过偶氮磺酸基的光解, 形成稳定的共价交联结构, 在电解质水溶液中也不被破坏, 可用作光电转换膜, 并能在盐水溶液中直接测定它的光电流. 结果表明含有本征态聚苯胺的自组装膜是一种良好的光电转换材料.     

维生素B_1自组装膜修饰金电极对多巴胺、尿酸的电催化作用

用维生素B1(VB1)在金电极上进行自组装,制备了VB1自组装膜修饰金电极(VB1-Au/SAMs/CME).利用循环伏安法初步研究了此自组装单分子膜修饰电极的电化学行为.结果表明: VB1在金电极表面具有特性吸附.以\3-/ 4-氧化还原电对为探针,考察了VB1自组装膜修饰金电极的电化学性质, VB1自组装膜的存在对\3-/4-的电子转移具有明显的阻碍作用.研究了多巴胺(DA)和尿酸(UA)在此电极上的电化学行为.实验结果表明, DA和UA在此电极上均可被电催化氧化.差分脉冲伏安(DPV)氧化峰电流与DA浓度在2.0×10-5～4.0×10-4 mol/L范围内呈线性关系;测定UA的线性范围为6.0×10-5～2.2×10-4 mol/L,而且可实现这两种物质的同时测定.     

两种锌卟啉聚合物自组装染料敏化太阳能电池

合成了2种新型锌卟啉并与金属Mn构建配位聚合物(CPsx,x=1,2)。2种配位聚合物与锚定卟啉(ZnPA)通过金属-配体轴向配位自组装染料敏化太阳能电池(DSSC)。测试结果表明自组装电池具有较好的光电转换效率,特别是基于CPs2的装置具有较高的短路电流和转换效率。我们还对其光学、电化学及光电性能进行了研究,并通过透射电镜(TEM)对自组装体有效敏化在TiO_2电极上进行验证。     

两种C60吡咯环多羧基衍生物自组装膜的制备及其光电转换性质研究

在ITO(indium-tin-oxide)透明电极和石英基片上,分别制备了两种C₆₀吡咯环多羧基衍生物的自组装膜,并用接触角、紫外光谱和电化学循环伏安进行表征.测定了这两种自组装膜体系的光电转换性质,研究了电子受体、偏压和光强等因素对它的影响.     

电流滴定法对两种短链分子自组装膜的研究

把带有—NH2的半胱胺和4-氨基硫酚两种短链分子组装到金电极上,形成自组装单分子膜;两种自组装膜在[Fe(CN)6]3-/4-溶液中进行循环伏安扫描时,出现了不同于长链分子自组装膜的行为:峰间距变窄、峰电流变大的现象,这是由于两者在金上组装不够致密,以及末端的—NH2存在对[Fe(CN)6]3-/4-的影响造成的。通过改变溶液的pH,研究溶液中H 浓度对半胱胺自组装膜和4-氨基硫酚自组装膜在[Fe(CN)6]3-/4-溶液中电化学行为的影响;通过电流滴定的方法求算出半胱胺自组装膜和4-氨基硫酚自组装膜的表面pKb分别为2.4±0.2和4.7±0.2;通过在碱性条件下的循环伏安图,对两者的组装效果进行了比较。     

4-(2-(4′-吡啶)乙炔)苯基重氮盐的光化学反应动力学及其自组装单分子膜的表征

以4-(2-(4′-吡啶)乙炔)苯基芳香重氮盐为研究对象,在紫外光(250W,245nm)照射下,利用紫外-可见吸收光谱对该芳香重氮盐的乙腈溶液以及自组装单分子膜室温光解反应动力学进行了研究,确定了两种状态下的光解过程都符合一级反应动力学规律,并且溶剂极性使该重氮盐更容易发生光解反应.通过X射线光电子能谱(XPS)和电化学表征证实了4-(2-(4′-吡啶)乙炔)苯基芳香重氮盐经光解反应实现对石英片和氧化铟锡导电玻璃(ITO)表面的组装修饰,得到了通过共价键与基底联结的4-(2-(4′-吡啶)乙炔)苯自组装单分子膜,从而为其后基于有机-金属层层自组装技术构筑新型功能超薄膜奠定了基础.     

层状二氧化锰和2,2'-联吡啶铁自组装膜的制备和光电性能研究

采用静电吸附层-层自组装方法制备了层状二氧化锰/2,2'-联吡啶铁自组装膜材料,借助扫描电镜(SEM),紫外可见光谱(UV-Vis)和电化学工作站等测试手段对自组装膜的结构与性能进行了表征.结果表明,该自组装膜具有均匀的表面和紧密的层状结构,在可见光照射条件下该自组装膜电极的氧化还原电流明显增加了.层状二氧化锰/2,2'-联吡啶铁自组装膜电极,在可见光照射条件下光电降解有机染料罗丹明B(1×10-5mol/L)反应80min降解率达到了57%.     

预混合自组装辣根过氧化物酶生物活性膜及其催化活性研究

以阳离子化的辣根过氧化物酶 (HRP)和阴离子聚苯乙烯磺酸钠 (PSS)的预混合溶液 ,与阳离子聚电解质聚二甲基二烯丙基氯化铵 (PDDA)通过逐层组装 ,在阴离子化聚对苯二酸乙二酯 (PET)表面构建了多层生物活性膜 .用紫外 可见光谱仪 (UV Vis)和原子力显微镜 (AFM)研究了交替自组装膜的结构和表面形膜 ,并测定了自组装膜的生物催化活性 .结果表明 ,预混合溶液中的PSS与HRP一起沉积在PDDA膜层上组装成 (PSS+HRP)膜层 ,且每层中PSS和HRP的比例一致 ;(PSS +HRP)膜层呈条状分布 ,膜表面较为平整 ;多层膜中的HRP催化H2 O2 与 4 氨基安替比林的显色反应的表观米氏常数为 9 7× 10 - 5mol·L- 1 (相对于H2 O2 底物 ) ,较溶液中 (1 5 2× 10 - 4mol·L- 1 )的小 .     

一种新型的氢键自组装液晶光控取向膜

报道了一种新型的以氢键为驱动力的液晶自组装光控取向膜, 研究了薄膜的制备方法与光敏特性. 通过聚(4-乙烯基吡啶)中的吡啶基团与光敏聚丙烯酰氧基肉桂酸间的氢键作用制备了LBL(layer-by-layer)型的自组装多层膜, 制备过程的紫外-可见光谱表明, 该组装过程为逐层、均匀沉积过程. 傅里叶变换红外光谱表明, 多层膜的成膜驱动力为氢键. 用线性偏振紫外光辐照该薄膜, 多层膜中与光矢量方向匹配的光敏基团发生[2+2]环加成反应, 形成表面张力各向异性的薄膜. 用该薄膜作为向列相液晶的取向膜制成平行液晶器件, 在偏光显微镜下观察, 发现获得了均一、稳定的取向效果.     

染料敏化La~(3+)掺杂的TiO_2纳米多孔膜光电化学

采用水热法合成了La3+离子掺杂的TiO2 纳米粒子 (La3+掺杂量 0 .5mol% ) ,并用光电化学方法研究了Ru(bpy) 2 (NCS) 2 (bpy =2 ,2’_bipyridy1_4 ,4’_dicarboxylicacid)敏化La3+掺杂的TiO2电极 (简写为La3+_TiO2 )的光电化学行为 .实验证明Ru(bpy) 2 (NCS) 2 敏化La3+_TiO2 复合半导体纳米多孔膜电极的光电转换效率和电池能量转换效率随电极的膜厚增加而提高     

双偶极半菁染料/多金属氧酸盐自组装膜的制备及其光电转换性质

通过交替吸附多金属氧酸盐K10P2W18Cd4(H2O)2O68(P2W18Cd4)和双偶极半菁染料(H6),制备了一种无机-有机杂化的自组装薄膜(P2W18Cd4/H6)n,通过紫外可见光谱和光电化学对薄膜进行了研究.结果表明,P2W18Cd4/H6自组装多层膜可被均匀沉积,层数可控,薄膜中半菁染料在可见区的吸收发生红移,并且薄膜能产生稳定的、较强的光电信号.研究了偏压、电子给体和电子受体对薄膜光电转换性质的影响.