非溶剂诱导聚苯乙烯超薄膜去润湿过程中不同有序表面形貌的形成

利用原子力显微镜研究了带有自然氧化层硅基底上聚苯乙烯薄膜在不同非溶剂诱导下的去润湿过程.研究发现,非溶剂是通过渗透取代机理诱导高分子薄膜发生去润湿.薄膜的形貌取决于成孔过程与孔增长过程的相对速度.当聚苯乙烯(PS)薄膜厚度为15 nm时,随着溶剂烷基链的增长,成孔数显著降低;然而孔开始合并时孔径明显地增加.当PS薄膜厚度增加到25 nm时,随着溶剂烷基链的增长,成孔数略有降低,薄膜形貌形成长程有序的双连续的结构.当PS膜厚为35 nm时,与其它2个膜厚相比,成孔数大幅下降.此外,温度和分子量能进一步降低去润湿过程中的成孔数,从而形成分形结构形貌.     

非对称双嵌段共聚物薄膜在平板受限和溶剂蒸发下自组装行为的分子模拟研究

采用模拟退火和Monte Carlo方法研究体相形成柱状相的双嵌段共聚物薄膜在平板受限和溶剂蒸发条件下的自组装,特别关注柱状相形貌的取向.对于平板受限下的薄膜,研究了表面选择性、溶剂选择性和膨胀程度对柱状相取向的影响.对于溶剂蒸发的薄膜,研究了表面选择性和薄膜厚度对柱状相取向的影响,并讨论了柱状相取向的机理.结果表明,薄膜内存在中性溶剂时形成垂直柱形貌的表面选择性范围较小;存在亲长嵌段的溶剂时形成垂直柱形貌的表面选择性范围较大.溶剂蒸发后薄膜生成垂直柱形貌的参数范围较热退火下增大;柱状相取向取决于蒸发过程中体系由球状相演化为柱状相时的薄膜厚度与体相周期的匹配性.     

平板结构高效钙钛矿太阳能电池的旋涂溶液溶剂工程

自2009年首次应用于太阳能电池中以来,有机铅卤化物钙钛矿材料得到了极大关注.据文献报道,有机铅卤化物钙钛矿材料在不同结构的太阳能电池中都得到了应用,其中与有机太阳能电池类似的平板结构钙钛矿具有结构简单、制备容易等优点,非常适合用于柔性电池和多节电池等各种应用.在平板结构的太阳能电池中,制备高质量的钙钛矿薄膜至关重要.真空热蒸镀法虽然可以制备厚度均匀的钙钛矿薄膜,获得高的器件性能,但是设备成本较高,不利于大规模生产.而在溶液法中,早期的一步旋涂法和两步法由于没有多孔金属氧化物的支撑,很难制备均匀的钙钛矿平板薄膜;而气相辅助的两步法虽然制备的薄膜比较均匀,但反应时间却比较长.程一兵研究组采用在旋涂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液时滴加氯苯使钙钛矿快速析出结晶的方法,制备了高质量的均匀的CH3NH3PbI3薄膜. Seok研究组采用1,4-丁内酯(GBL)和二甲基亚砜(DMSO)的混和溶剂,在旋涂时滴加甲苯的方法,在多孔二氧化钛上也制得了均匀的CH3NH3PbI3薄膜,取得了很高转化效率(16.7%),但缺少对不同溶剂比例的细致研究,另外,也没有对平板结构电池性能进行研究.
　　本文采用DMF-DMSO和GBL-DMSO作为混合溶剂在二氧化钛致密层上旋涂制备了平板结构的钙钛矿薄膜,并且对混合溶剂的比例对器件性能的影响进行了详细的考察和优化.当纯DMF或纯GBL作为旋涂溶剂时,得到的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜含有大量不连续的晶粒,表面的覆盖度很差,对入射光的吸收远弱于连续均匀的薄膜.而且XRD结果表明,纯DMF或纯GBL作为旋涂溶剂的薄膜残留有前驱体的杂质,对器件性能非常不利.而采用DMSO作为旋涂溶剂时,制得的薄膜表面则比较均匀,几乎达到100%的覆盖.这主要是由于在旋涂溶液中形成了PbI2-CH3NH3I-DMSO的中间相,这样可以避免纯DMF或纯GBL溶剂蒸发时PbI2和CH3NH3I的剧烈反应,因此退火后制得的CH3NH3PbI3薄膜非常均匀.然而由于纯DMSO的高粘度和低挥发速度,并不是非常适合作为旋涂溶剂,因此我们将DMF和GBL加入到DMSO中形成混合溶剂来考察对制备的钙钛矿薄膜质量和器件性能的影响.扫描电镜结果表明,加入20%~40%体积分数的DMF时,形成的薄膜表面非常均匀而且晶粒尺寸很大,达到微米级别,这样有利于减少晶界处的复合,提高电池性能.继续增加DMF比例会导致晶粒减小,晶界和孔隙增多,薄膜表面也更加粗糙.而加入GBL时得到的晶粒要远小于加入DMF时的尺寸,并且随着GBL比例的增加,薄膜的表面变得更加粗糙,孔隙明显增多,严重影响电池性能. XRD结果表明,纯DMSO和混合溶剂制得的薄膜都没有前驱体的残留.紫外可见吸收光谱表明,随着DMF比例的增加,吸收逐渐增强;而随着GBL比例的增加,吸收逐渐减弱.这主要由于不同比例溶剂制得的薄膜厚度有所差异造成的.
　　由相关的薄膜制备的平板结构太阳能电池I-V测试表明：当使用DMF-DMSO混合溶剂时,随着DMF比例由0%增至40%,短路电流和开路电压逐渐增加,填充因子略微减小,总体上导致光电转化效率逐渐增大.随着DMF继续增多,开路电压和填充因子的减小导致转化效率逐渐降低.而当使用GBL-DMSO混合溶剂时,主要受到短路电流的影响,电池的效率明显低于含DMF的混合溶剂的情况,而且随着GBL增多,电池效率逐渐降低.电池的最高转化效率达到了16.5%,最高功率点下固定电压扫描得到的稳态效率也达到了14.4%,高于报道中采用类似结构的电池的性能.由于在整个电池制备过程中,整个实验过程都低于100°C,该方法非常适合未来推广到柔性太阳能电池和多节太阳能电池上.     

嵌段共聚物规整纳米多孔薄膜的制备与形貌调控

通过结合嵌段共聚物自组装与非溶剂致相分离法,制备了上表面为高规整纳米直孔薄层,内部为双连续大孔支撑层的非对称薄膜结构,并考察了铸膜液浓度、溶剂挥发时间、凝固浴温度、刮膜厚度等因素对膜形貌的影响,实现对表面结构的有效调控.研究表明铸膜液浓度与挥发时间的影响有协同效应,随着铸膜液浓度的升高,规整表面孔结构所需的挥发时间减小.若铸膜液浓度不变,挥发时间的增大可使膜表面依次完成从非规整孔、规整柱状孔,再到层状孔的转变.凝固浴温度的降低有利于规整表面结构的形成.当刮膜厚度降低时,原有操作条件下的膜表面形貌形成规律将不再适用,为制备更薄的规整纳米多孔薄膜,需降低挥发时间或采用溶剂退火的方法,这一发现扩展了此类新型薄膜材料制备过程的可操作空间.     

反应介质对溶剂热法合成CuS晶体的影响

以氯化铜、硫脲为反应物,通过溶剂热法合成了具有不同形貌的微纳米分级结构CuS晶体,研究了不同反应介质对材料的形貌、晶体结构以及反应产量等的影响。结果表明,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,可以得到微米级六角花状CuS晶体;以乙二醇或者水/DMF混合物为溶剂,得到的CuS晶体为微米球花状。CuS晶体的产量随着溶剂中水所占比例的增大,呈现先上升后下降的结果,当V_(DMF)∶V_(H_2O)=1∶1时得到CuS的最大产量,为理论产量的64.5%。当V_(DMF)∶V_(H_2O)=2∶1时得到的CuS晶体具有良好的光催化活性,能够在氙灯模拟的自然光照射2.5 h以内使罗丹明B污染物溶液的脱色率达到96.7%。     

PI-b-P2VP两嵌段共聚物环状形貌的影响因素研究

基于最近Chang等在嵌段共聚物聚异戊二烯-聚2-乙烯基吡啶(PI-b-P2VP)的四氢呋喃-乙醇共混溶剂体系制备环状胶束的工作(Angew. Chem. 2009, 48, 4594), 我们在此基础上, 用原子力显微镜对该体系形成环状结构的影响因素包括嵌段共聚物浓度、混合溶剂配比、溶剂选择性、溶剂挥发速度、溶剂滴加顺序及选择性溶剂的滴加速度等进行了详细研究, 发现P2VP的选择性溶剂的引入是形成环状结构的关键因素. 利用P2VP与氯金酸的络合, 分析环状结构, 并进一步结合动、静态光散射及冷冻透射电镜对此形貌的形成机理进行探究.     

聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯两嵌段共聚物薄膜在丙酮蒸汽退火下的形貌演化

用敲击模式原子力显微镜研究了聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-b-PMMA)两嵌段共聚物薄膜形貌在丙酮蒸汽退火下随时间的演化过程.对于对称的嵌段共聚物薄膜(fPS≈fPMMA,fPS为PS-b-PMMA中PS的体积分数,fPMMA为PMMA的体积分数),通过控制膜厚和平衡态时相周期的比值可以使不同分子量的嵌段共聚物薄膜都实现由蠕虫状结构到孔洞再到条纹的形貌演化过程;对于非对称的嵌段共聚物薄膜,发现当聚苯乙烯组分含量较少(25%,36%)时,薄膜的形貌由无序态分别转变为规则排列的小球和直接转变为条纹结构;而当聚苯乙烯组分含量较多(70%)时,薄膜的形貌则由无序态转变为较平整的表面结构.我们对不同形貌的形成机理进行了详细的讨论.     

高分子共混物薄膜表面形貌形成过程中的溶剂效应

采用原子力显微镜观测了由四氢呋喃和2-丁酮分别作为共溶剂制备得到的聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯(PS/PMMA)共混物薄膜的表面形貌.研究发现,溶剂效应对共混物薄膜的表面形貌有较大影响,表面形貌中凸起与凹坑的组分分布是由溶剂效应决定的,与组分比无关.溶剂对不同组分的溶解能力不同还可以导致薄膜表面相逆转点的偏移.     

聚苯乙烯/聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物的表面形态研究

采用原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)研究了聚苯乙烯/聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PS-b-PDMS)薄膜的相形态.结果表明,当采用甲苯作为溶剂,旋转涂膜的薄膜样品呈现网络状的形态分布在表面,而样品所对应的透射电镜照片中,PDMS相作为球状分布在PS的连续相中.退火温度对共聚物表面形态有一定的影响,当退火温度高于PDMS的玻璃化温度,表面中PDMS相增多.PS-b-PDMS嵌段共聚物的表面形态随着所用溶剂的变化而有所不同,当采用甲苯作为溶剂时,样品的PS相形成凹坑分布在PDMS的相区之中,而采用环己烷作为溶剂时,PS相作为突起分布在PDMS相区之中.另外,基底对共聚物薄膜表面形态的有较大的影响,当采用硅晶片作为基底时,样品中的PDMS相和PS相呈现近似平行于表面的层状结构.     

脱模溶剂对制备聚苯乙烯表面大孔材料的影响

采用马来酸酐-醋酸乙烯共聚物乳液为模板,分别以水、乙醇和丙酮为脱模溶剂,合成了表面层(厚度为10μm)为大孔结构(孔径为250～400nm)的聚苯乙烯(PS)孔材料.用扫描电子显微镜(SEM)测定了材料表面的微观形貌,SEM照片显示出3种脱模溶剂均能制备PS大孔材料,其中水为脱模溶剂时对PS基材的不利影响最小.用傅立叶红外光谱仪(FTIR)表征了脱模后孔内被固定的特征基团,结果表明,不同的脱模溶剂分别对应不同的孔内基团,即水-羧基、乙醇-酯基及丙酮-酐基.测定了3种脱模溶剂的脱模速率,其顺序为丙酮>>乙醇>水.     

Solvent extraction of tetravalent selenium

Summary A systematic study has been carried out on the extraction of SeI₄, by various water-immiscible organic solvents. Extraction has been investigated as a function of H₂SO₄ and KI concentrations. It has been found that the Se(IV) extraction is appreciably increased by addition of iodide ion to sulphuric acid solutions. In addition, the presence of water-miscible alcohols and acetone was found to enhance Se(IV) extraction from H₂SO₄-KI solutions. In the light of the obtained results an extraction mechanism is suggested.

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Untersuchungen zur Extraktion von vierwertigem Selen

Zusammenfassung Es wurde eine systematische Untersuchung zur Extraktion von SeI₄ mittels verschiedener mit Wasser nicht mischbarer organischer Lösungsmittel unternommen. Es wurde die Abhängigkeit der Extraktion von der Konzentration an H₂SO₄ und KI untersucht, wobei sich zeigte, daß die Se(IV)-Extraktion durch Zusatz von Iodid-Ionen zur schwefelsauren Lösung beträchtlich zu steigern ist. Weiters wurde gefunden, daß der Zusatz von wassermischbaren Alkoholen oder Aceton ebenfalls die Extraktion aus H₂SO₄-KI-Lösungen verbessert. Auf Basis dieser Resultate wird ein Extraktionsmechanismus vorgeschlagen.

     

液体NMR实验中溶剂峰的抑制方法

溶剂共振峰 (水峰 )的抑制是核磁共振 (NMR)波谱学 ,特别是生物NMR研究中的关键技术之一。根据其原理 ,可以大致把抑制方法分为六类 :预饱和法、选择性不激发法、弛豫加权法、脉冲梯度场法、相干选择法和数据后处理法。理想的溶剂峰抑制方法应该同时具有选择性好、效率高和容易使用三个特点。现有的方法或多或少都存在一定缺陷 ,因此 ,需要根据具体实验选择比较合适的溶剂峰抑制方法。本文对这些方法的特点和适用范围作了介绍 ,期望能够对于溶剂峰抑制方法的选择有所帮助。     

溶剂浮选吸光光度法测定微量铂

本文应用溶剂浮选吸光光度原理,拟定了微量铂的分析方案。用CTMAB作捕收剂,捕收〔Pt(SnC1_3)5〕~(3-)离子,浮选至有机溶剂乙酸乙酯中,在398nm处用1cm的比色皿测定吸光度,可以测定ppb级的铂。富集比为40,表观摩尔吸光系数为2.6×10~5,铂的回收率接近100％。     

Solvent effect on photochromism of a dithienylperfluorocyclopentene having diethylamino group

Some photochromic diarylethenes having polar substituents were synthesized, and their photochromic behavior was examined. They exhibited photochromism with the similar photoreactivity in a non-polar solvent. However, the photocyclization quantum yield of dithienylperfluorocyclopentene having diethylamino group was found to decrease in polar solvents. The yield in acetonitrile was estimated to be 60 times smaller than that in hexane. The yields determined in various solvents were found to be correlated with the solvent polarity parameter E_T(30). Such an effect was not observed in dithienylfluorocyclopentenes bearing methoxy or acetoxy group and in non-fluorinated dithienylcyclopentene bearing diethylamino group.     

混合溶剂作淋洗剂的体积排除色谱(SEC)中溶剂化高分子峰和溶剂峰的关系

以混合溶剂作淋洗剂的体积排除色谱(SEC)中高分子样品一般会出现2个峰, 分别是溶剂化高分子峰和自由溶剂峰. 理论分析结果表明, 溶剂化高分子峰面积( A3eff )是“裸高分子”峰面积(A3)和被束缚溶剂峰面积(A1*)的加和, 被束缚溶剂峰面积(A1*)和自由溶剂峰面积(A2*)大小相等符号相反. 以聚苯乙烯(3)-氯仿(1)-甲醇(2)体系为研究对象, 分别对A3eff, A3及A2*进行了实验测定, 证实了理论推断的正确性, 表明由高分子峰和由溶剂峰来求算优先吸附系数是等价的.     

Solvent Effects on Photostability of Metal Dithizonates

Abstract

The photodecompositions of five typical metal dithizonates have been studied in various solvents under the irradiation of 310-nm UV light and ordinary indoor illumination. In methylene chloride and chloroform the decomposition mechanism is confirmed to be the interaction of these metal dithizonates and the oxidants arising from the photodecomposition of the solvent. In carbon tetrachloride the decompositions were fast and were observed to be first-order in the dithizonates. In benzene, no apparent photodecoraposition was found. Since these solvent effects are independent of the metal, benzene is probably the best solvent for the extraction-spectrophotometry of unstable dithizonates.     

Comparison of Common Solvent Evaporation Techniques in Organic Analysis

Abstract

Isolation of organic constituents from water frequently involves an extraction with a large volume of organic solvent which must be reduced to achieve the desired sensitivity. The objective of this research was to evaluate common solvent evaporation techniques to determine which are acceptable for use in pollutant analysis. Techniques for solvent reduction from 200 to 10 mL (macro) and 8 to 0.2 mL (micro) were evaluated. The macro concentration technques included Kuderna-Danish (K-D) concentration, rotary evaporation, evaporation on a hot plate in an Erlen-meyer flask, and heated nitrogen blowdown in an Erlenmeyer flask. The micro techniques included micro K-D concentration, nitrogen blowdown, and nitrogen blowdown with a modified Snyder column. A series of model compounds covering a wide range of boiling points (108° to 323°C) and polarity was used. Based upon recovery efficiency alone, nitrogen blowdown was significantly superior to the other macro techniques; however, its extreme slowness gave K-D the highest Figure of Merit. With methylene chloride as the solvent, nitrogen blowdown with a column was the superior technique.