支链带有富勒烯的聚噻吩和齐聚噻吩及其光伏电池研究进展

可溶性聚噻吩和富勒烯(主要是C60)及其衍生物,是聚合物太阳能电池中被广泛使用的给体和受体材料,它们之间的相容性和富勒烯的聚集效应对于太阳能电池能量转换效率有很大影响。将富勒烯与聚噻吩通过共价键连接在一起,可解决它们的共混膜中的相分离问题,有望提高器件效率,是未来有机和聚合物光伏材料研究的一个重要方向。本文按主链是聚噻吩或齐聚噻吩将这种连有富勒烯的材料分为两类,介绍了这些材料的合成方法、电化学性质及基于这些材料的太阳能电池器件近几年来的研究进展。     

聚合物太阳能电池高效共轭聚合物给体和富勒烯受体光伏材料

聚合物太阳能电池（PSC）由共轭聚合物给体和富勒烯衍生物受体的共混膜（活性层）夹在ITO透明导电玻璃正极和低功函数金属负极之间所组成,具有制备过程简单、成本低、重量轻、可制备成柔性器件等突出优点,近年来成为国内外研究前沿和热点。当前研究的焦点是提高器件的光电能量转换效率,而提高效率的关键是高效共轭聚合物给体和富勒烯衍生...     

光敏层厚度与退火温度调控对聚3-己基噻吩光电探测器性能的影响

以聚3-己基噻吩(P3HT)为给体材料,富勒烯衍生物(PC61BM)为受体材料,制备了一系列结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/C60/Al的体异质结光电探测器.研究了120、160、180与200 nm不同光敏层厚度,100、120、130、140与150℃不同退火温度等条件对器件性能的影响,并采用原子力显微镜(AFM)对光敏层形貌进行了分析.研究发现,基于180 nm厚光敏层、150℃退火处理的器件,在-2 V的偏压下550 nm处有最大响应度,为268 mA/W,并且在470~610 nm范围内响应度都超过了200 mA/W;基于180 nm厚光敏层、120℃退火处理的器件有最大线性动态范围,为95 dB.研究表明,适当厚度的光敏层有利于提高光吸收效率与器件的光伏性能;退火处理,可以使光敏层形成均匀的互穿网络结构,进而减小空穴与电子的复合概率,提高器件的光伏性能.     

C120异构富勒烯分子的AM1半经验量子化学研究

以哑铃状2C60聚合体、花生壳状2C60聚合体以及C120富勒烯分子为研究对象,采用AM1半经验量子化学方法,计算了3种C120异构富勒烯分子的几何构型、电子结构、分子能量、疏水常数、极化率与偶极矩;然后,根据计算结果,分析对比了3种C120异构体分子的化学稳定性与物理化学特性.研究结果表明,3种C120分子的形成均为吸热反应,它们的稳定性排序为:C120富勒烯>花生壳状2C60>哑铃状2C60分子.     

高效率厚膜聚合物太阳电池的研究进展

聚合物太阳电池作为第三代光伏技术,具有轻、薄、柔的特点,在未来应用中极具潜力.目前聚合物太阳电池的最高能量转化效率已经超过13%,为未来的产业化发展奠定了基础.为了进一步实现聚合物太阳电池的规模化制备,发展适合于卷对卷印刷工艺的高效率厚膜聚合物太阳电池体系至关重要.本文结合现阶段富勒烯聚合物太阳电池体系、非富勒烯聚合物太阳电池体系和三元聚合物太阳电池体系的最新研究进展,从给受体材料分子设计、光敏层薄膜形貌、电池器件制备方法及工作机理等方面对高效率厚膜聚合物太阳电池的相关工作进行了系统介绍,并对未来高效率厚膜聚合物太阳电池的研究方向进行了展望.     

新型C60衍生物的合成及其太阳能电池性能

通过三种不同的合成路线合成三种新型C₆₀衍生物,这三种合成路线分别为:偶氮烷烃环加成反应,Bingle-Hirsch反应和Prato反应.由于含有不同的化学结构,三种化合物作为电子受体具有不同的电子亲和力.这三种C₆₀衍生物和[6,6]苯基C61-丁酸甲脂(PCBM)一起被制作成聚合物太阳能电池.它们的太阳能电池性能表现出与它们结构和溶解性能很大的相关性.这为选择哪种结构C₆₀衍生物作为聚合物太阳能电池材料提供了指导.     

退火处理提高P3HT:PCBM聚合物太阳能电池光伏性能

利用旋转涂膜方法制备了以P3HT:PCBM为有源层的聚合物太阳能电池, 器件结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al(氧化铟锡导电玻璃/聚二氧乙基噻吩:聚对苯乙烯磺酸/聚三已基噻酚:富勒烯衍生物/铝),研究了退火温度对聚合物太阳能电池性能的影响. 实验发现: 聚合物薄膜经过120 °C退火10 min处理后, 开路电压(V_oc)达到0.64 V, 短路电流密度(J_sc)为10.25 mA·cm^-2, 填充因子(FF) 38.1%, 光电转换效率(PCE)达到2.00%. 为了讨论其内在机制, 对不同退火条件下聚合物薄膜进行了各种表征. 从紫外-可见吸收光谱中发现, 退火处理使P3HT在可见光范围内吸收加强且吸收峰展宽, 特别是在560和610 nm处的吸收强度明显增大; X射线衍射(XRD)结果表明, 120 °C退火后P3HT在(100)晶面上的衍射强度是未退火薄膜的2.8倍, 有利于光生载流子的输运; 原子力显微镜(AFM)研究结果表明, 退火显著增大了P3HT与PCBM的相分离程度, 提高了激子解离的几率; 傅里叶变换红外(FTIR)光谱验证了退火并没有引起聚合物材料物性的变化.     

C_(60)亚甲基衍生物的制备与表征

对富勒烯C60进行化学改性,合成的材料适用于聚合物太阳能电池的受体材料。以对甲氧基苯甲醇为起始原料,再经过几步酯化反应,生成不对称丙二酸双酯,最后利用Bingel反应制备出一种C60富勒烯衍生物,作为潜在的光电材料,其光电特性经CV和UV表征。通过经验公式计算其LUMO能级比PCBM高出0.13eV,是一种潜在的受体材料。     

退火处理提高P3HT:PCBM聚合物太阳能电池光伏性能

利用旋转涂膜方法制备了以P3HT:PCBM为有源层的聚合物太阳能电池, 器件结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al(氧化铟锡导电玻璃/聚二氧乙基噻吩:聚对苯乙烯磺酸/聚三已基噻酚:富勒烯衍生物/铝),研究了退火温度对聚合物太阳能电池性能的影响. 实验发现: 聚合物薄膜经过120 °C退火10 min处理后, 开路电压(V_oc)达到0.64 V, 短路电流密度(J_sc)为10.25 mA·cm^-2, 填充因子(FF) 38.1%, 光电转换效率(PCE)达到2.00%. 为了讨论其内在机制, 对不同退火条件下聚合物薄膜进行了各种表征. 从紫外-可见吸收光谱中发现, 退火处理使P3HT在可见光范围内吸收加强且吸收峰展宽, 特别是在560和610 nm处的吸收强度明显增大; X射线衍射(XRD)结果表明, 120 °C退火后P3HT在(100)晶面上的衍射强度是未退火薄膜的2.8倍, 有利于光生载流子的输运; 原子力显微镜(AFM)研究结果表明, 退火显著增大了P3HT与PCBM的相分离程度, 提高了激子解离的几率; 傅里叶变换红外(FTIR)光谱验证了退火并没有引起聚合物材料物性的变化.     

富勒烯C60-多芳胺类衍生物选择性加成反应的研究

多芳胺是良好的电子给体,富勒烯C60作为电子受体的光诱导分子内和分子间电荷转移现象[1,2]引起人们普遍关注,尤其是设计合成长寿命电荷分离态的富勒烯C60-多芳胺基类衍生物研究[3,4]是热点课题之一.由于聚吡咯/聚芳胺的氧化还原电位较低[5],我们设想包含吡咯/芳胺给体的富勒烯C60衍生物能延长电荷分离态的寿命.本文用1,3-偶极环加成反应[6]对富勒烯C60与多芳胺化合物的选择性加成反应进行了研究,在不同条件下得到了单加成产物和三加成产物,用FAB-MS,UV-vis,IR,1H NMR,13C NMR,HPLC等方法确定了其分子结构.并且利用半经验AM1量子化学方法在理论上研究了它们的优化构型(如图1)、电子结构,结果表明,富勒烯C60-多芳胺基类衍生物的前沿轨道主要由富勒烯C60部分决定,富勒烯C60母体与功能化基团三苯胺基之间存在较强的分子内电荷转移,这为富勒烯C60衍生物作为光电分子器件材料的应用提供了理论和实验依据.     

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF NOVEL BIPOLAR PPV-BASED COPOLYMER CONTAINING TRIAZOLE AND CARBAZOLE UNITS*

Two new blue light-emitting PPV-based conjugated copolymers containing both an electron-withdrawing unit(triazole-TAZ) and electron-rich moieties (carbazole-CAR and bicarbazole-BCAR were prepared by Wittig condensationpolymerization between the triazole diphosphonium salt and the corresponding dialdehyde monomers. Their structures andproperties were characterized by FT-IR, TGA, DSC, UV-Vis, PL spectroscopy and electrochemical measurements. Theresulting copolymers are soluble in common organic solvents and thermally stable with a T_g of 147℃ for TAZ-CAR-PPVand of 157℃ for TAZ-BCAR-PPV. The maximum photoluminescence wavelengths of TAZ-CAR-PPV and TAZ-BCAR-PPV film appear at 460 nm and 480 nm, respectively. Cyclic voltammetry measurement demonstrates that TAZ-BCAR-PPVhas good electrochemical reversibility, while TAZ-CAR-PPV exhibits the irreversible redox process. The triazole unit wasfound to be an effective π-conjugation interrupter and can play the rigid spacer role in determining the emission colour ofthe resulting copolymer.     

Novel Bipolar Conjugated Polymer Containing Both Triphenylamine and Oxadizole Units

A novel bipolar conjugated polymer containing triphenylamine and 1,3,4-oxadiazole units was synthesized by Suzuki reaction.Its structure and properties were characterized by NMR,IR,UV-Vis,PL spectroscopy and electrochemical measurement. The photoluminescent spectroscopy and cyclic voltammograms measurement demonstrated that the resulting polymer shows blue emission (477 nm) and possesses both electron and hole-transporting property.     

含氟硅聚合物的合成及应用

含氟硅聚合物作为一种新型材料,有机结合了含氟聚合物和含硅聚合物的优点,成为材料领域研究开发的热点之一。本文综述了含氟硅聚合物合成的研究进展,介绍了其应用情况。     

导电高分子材料的应用和进展

论述了复合型及结构型导电高分子材料的导电机理、应用和研究进展。     

Orthogonal surface-grafted polymer gradients: A versatile combinatorial platform

Orthogonal polymer brush gradients are assemblies of surface-anchored macromolecules, in which two material properties of the grafted chains (e.g., grafting density, molecular weight) vary independently in orthogonal directions. Here, we describe the formation and applications of two such orthogonal assemblies, involving: (1) molecular weight and grafting density (MW/σ) gradients of a given polymer and (2) molecular weight gradients (MW1/MW2), of two different polymers. Each point on orthogonal gradient substrate represents a unique combination of the two surface properties being varied, thus facilitating systematic investigation of a phenomenon that depends on the two said properties. We illustrate this point by employing orthogonal structures to study systematically: (1) formation of polymer brush-nanoparticle composite assemblies, (2) protein adsorption and cell adhesion, and (3) chain conformations in tethered diblock copolymers exposed to selective solvents. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 43: 3384–3394, 2005     

共轭聚合物材料及电致发光器件

共轭聚合物是一种极有应用前景的有机半导体材料，本文综述其研究进展，包括典型共轭聚合物材料PPV、PT、PF等及PPP的工作原理，发展前景和存在的问题。     

聚甲基丙烯酸三乙基锡酯的溶度参数和溶液性质研究

本文研究了聚甲基丙烯酸三乙基锡酯(PTETM)在二十五种溶剂中的溶解性能。测定了PTETM试样在不同溶剂中的特性粘数,估算了PTETM的三维溶度参数为:δ=18.8(J/cm~3)~(1/2);δ_d=16.8(J/cm~3)~(1/2);δ_p=6.28(J/cm~3)~(1/2);δ_h=5.73(J/cm~3)~(1/2)。并就聚合物中锡原子上的取代基对其溶解性能的影响进行了讨论。作者还订定了PTETM在四氢呋喃溶液中,25℃时的MHS方程为[η]=2.55×10~(-3)M_w~(0.691);在甲苯溶液中,30℃时的MHS方程为[η]=2.79×10~(-3)M_w~(0.662)。利用Burchard-Stockmayer-Fixman关系,由四氢呋喃体系(25℃)和甲苯体系(30℃)所求得的Flory特征比C_∞=9.4。     

Polymers as drugs—Advances in therapeutic applications of polymer binding agents

Polymer drugs are those in which a polymer agent has a direct therapeutic effect on the body. A major investigated area of polymer drugs is their use as binding agents, or sequestrants, which can neutralize or remove undesired components from the body. By taking advantage of the unique properties of crosslinked, insoluble polymers, new polymer drugs continue to be developed for oral use, acting in the gastrointestinal tract and excreted in the feces. Soluble polymer binders may be administered by a variety of routes and act at diverse sites of therapeutic action. This article reviews the properties of polymer drugs, particularly sequestrants, with an emphasis on recent advances in polymer properties which may enhance the utility of this class of drugs. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2017 , 55, 3146–3157     

导电性聚西佛碱的研究：Ⅰ含硫聚西佛碱的合成,性能及表征

采用对氯苯甲醛和联苯二胺为原料,合成了4,4′-二氯代苄叉联苯胺,发现该化合物具有热致液晶性。利用所合成的二氯代化合物与硫化钠在醋酸锂催化下缩取得得到了含硫聚西佛碱探讨了高分子量含硫聚西佛碱的合成方法。测出该含硫聚西佛碱具有3.4×10~(-11)S/cm本征导电率。使用红外光谱、元素分析等方法表征了所合成的聚合物。     

Synthesis and fabrication of highly functionalized Jeffamine antimicrobial polymeric coating

A simple, robust, and eco‐friendly technique for the fabrication of functionalized Jeffamine polymer in an aqueous medium is developed. The polymer is prepared by post polymerization modification of Jeffamine ED‐2003 of molecular weight 2000. The structure of the modified polymer was studied in detail using FTIR and NMR (¹H and ¹³C NMR) spectroscopic methods. The thermal properties and degradation of the polymer were examined by DSC and TGA techniques. The polymer exhibited glass transition temperature (T_g) at 115°C. The functionalized polymeric compound showed good antimicrobial activity against gram‐negative bacterium Escherichia coli, a tubercular variant Mycobacterium smegmatis, and gram‐positive bacterium Staphylococcus aureus with a zone of inhibition of 6 to 12, 9, and 5 to 9 mm diameter, respectively. The compound also showed good activity against the fungus, Candida albicans, with a zone of inhibition of 6 to 11 mm diameter. The morphology of the polymer films and interaction of the microbes with functionalized Jeffamine polymer were investigated by using scanning electron microscopy (SEM).