聚苯胺共价修饰的氧化石墨烯的合成及其光限幅性能

利用酰胺化反应将聚苯胺(PANI)共价接枝到氧化石墨烯(GO)的表面,得到的杂化材料GO-PANI能很好地分散在常见的有机溶剂中。样品的XPS谱和红外光谱数据证实了在GO和PANI之间存在酰胺键。在316nm激光激发下,PANI和GO-PANI分别在420nm和416nm处显示出很强的荧光峰。GO-PANI的最大发射峰相对于PANI的发射峰蓝移了4nm,且荧光强度增强。开孔Z-扫描实验结果表明:与PANI相比,GO和PANI的共价键合使材料在532nm激光辐照下表现出更大的非线性消光系数和三阶非线性极化率虚部值,光限幅性能明显增强。     

聚合物太阳能电池材料的研究进展

有机光伏技术为太阳能的有效利用提供了一条重要途径。有机太阳能电池因制造成本低廉、材料质量轻、加工性能好、易于携带等优势而备受关注。提高有机太阳能电池的光电转换效率是目前乃至未来的研究重点。设计和合成适合的窄带隙的共轭聚合物是提高有机太阳能电池光电转化效率的核心。综述了近年来基于窄带隙的共轭聚合物的太阳能电池材料的设计、制备和器件性能研究进展,探讨了目前存在的亟待解决的关键基础问题和未来发展方向。     

D-π-A型共轭聚合物的合成及其光伏性能

设计合成了3种主链相同、侧基不同的Donor(D)-π-Acceptor(A)型共轭聚合物:聚[(4,8-二辛氧基苯[1,2-b;3,4-b]二噻吩)-(9-(4-氰基苯基)-9H-咔唑)](PBDTCz-CN)、聚[(4,8-二辛氧基苯[1,2-b;3,4-b′]二噻吩)-(9-(4-醛基苯基)-9H-咔唑)](PBDTCz-CHO)和聚[(4,8-二辛氧基苯[1,2-b;3,4-b]二噻吩)-(9-(4-硝基苯基)-9H-咔唑)](PBDTCz-NO_2)。通过调变侧基上的受体基团,比较了氰基、醛基、硝基对聚合物光学和电学性能的影响,讨论了影响聚合物光电转换效率的主要因素。3种聚合物的光学带隙和线性吸收系数依次分别为2.32 eV,152.0 L/(g·cm);2.43 eV,58.5 L/(g·cm)和2.25 eV,85.5 L/(g·cm)。在这些聚合物中,彼此间的最高占据分子轨道(HOMO)能级差距很小,PBDTCz-NO_2的最低未占据分子轨道(LUMO)能级最低(-3.38eV)。在100 W/m~2模拟太阳光的照射下,基于这些聚合物的光伏器件(器件结构:ITO/PEDOT:PSS/Polymer:[70]PCBM(1:2)/Ca/A1)的光电转换效率分别为0.44%(PBDTCz-CN)、0.001 8%(PBDTCz-CHO)和0.23%(PBDTCz-NO_2)。低的光电转换效率主要归因于低的短路电流,而影响短路电流的主要原因有自身吸光性能的限制和弱的π-π堆砌作用。     

新型二维功能材料及衍生物的设计和制备

二维功能材料的制备方法常见的有以下几种:机械剥离或液相剥离具有面间弱相互作用、面内强共价键合作用的层状材料生成单层或少数层的二维材料;化学合成法;LangmuirBlodgett单分子膜技术法;层层自组装法;化学气相沉积法;分子束外延法和原子层沉积技术法。这些材料及其有机-高分子衍生物具有独特的结构特征和优异的性质,在场效应晶体管、光调制器、锁模和Q开关激光、光限幅、信息和能源存储、射频器件、化学传感器等领域具有重要的潜在应用价值。近年来,除了众所周知的石墨烯外,其他诸如类石墨烯的无机纳米材料(六方氮化硼、过渡金属卤化物、石墨化氮化碳、层状金属氧化物等)、二维聚合物、金属-有机框架、钙钛矿、黑磷等二维材料也被广泛研究或探索。开发或探索更多二维材料应用的关键是设计和制备新颖的二维材料及其有机-高分子衍生物。在不久的将来,兼具规模经济和功能行为的二维材料化学的突破将极大地驱动新型二维材料应用领域的拓展。本文综述了二维材料的基本概念、研究进展、亟待解决的关键问题和未来的发展趋势。     

新型二维功能材料及衍生物的设计和制备

二维功能材料的制备方法常见的有以下几种:(1)机械剥离或液相剥离具有面间弱相互作用、面内强共价键合作用的层状材料生成单层或少数层的二维材料;(2)化学合成方法;(3)Langmuir-Blodgett单分子膜技术法;(4)层层自组装法;(5)化学气相沉积法;(6)分子束外延法和(7)原子层沉积技术法。这些材料及其有机-高分子衍生物具有独特的结构特征和优异的性质,在场效应晶体管、光调制器、锁模和Q开关激光、光限幅、信息和能源存储、射频器件、化学传感器等领域具有重要的潜在应用价值。近年来,除了众所周知的石墨烯外,其他诸如类石墨烯的无机纳米材料(六方氮化硼、过渡金属卤化物、石墨化氮化碳、层状金属氧化物等)、二维聚合物、金属-有机框架、钙钛矿、黑磷等二维材料也被广泛研究或探索。开发或探索更多二维材料应用的关键是设计和制备新颖的二维材料和它们的有机-高分子衍生物。在不久的将来,兼具规模经济和功能行为的二维材料化学的突破将极大地驱动新型二维材料应用领域的拓展。本文综述了二维材料的基本概念、研究进展、亟待解决的关键问题和未来的发展趋势。     

固体核磁共振技术研究Zn~(2+)、Ga~(3+)离子在HZSM-5分子筛中的定位

沸石分子筛内引入不同类型的分子、原子、离子后,极大地修饰了沸石的物理化学性质。金属离子和催化活性位的协同作用形成了双功能催化剂。但是由于孔道直径的限制,进入的分子、原子、离子只能作单分散层的一维或二维排列。它不仅为诸如超晶格半导体层结构的形成,离子导电机理和分子存贮,光电转换机理等理论研究提供信息,而且也可能成为这方面的新材料。     

C_（60）化学修饰的PNVC材料的UV－VIS谱研究

本实验采用金属有机化学方法成功地将富勒烯分子引入到ＰＮＶＣ侧链形成ＣＢＰ（ＣｈａｒｍＢｒａｃｅｌｅｔＰｏｌｙｍｅｒ）型共聚功能材料，研究了其ＵＶ－ＶＩｓ谱行为。结果表明，Ｃ_（６０）或Ｃ_（６０）／Ｃ_（７０）混合物化学修饰的产物其紫外可见谱明显向长波方向移动，谱峰范围由２８０ｎｍ扩展至８７０ｎｍ。Ｃ_（６０）含量增加，红移程度增大，在可见区域的吸收程度亦增加。产物主要存在５个特征峰，分别位于２１５ｎｍ、２６５ｎｍ、２９８ｎｍ、３３５ｎｍ、３４５ｎｍ处，其中２１５ｎｍ峰为Ｃ_（６０）仅存的特征峰。最后讨论了不同合成条件与产物硝化处理对其ＵＶ－ＶＩＳ谱行为的影响。     

富勒烯[60]的光化学反应研究

从光物理出发,综述了近几年富勒烯「６０」的光化学反应研究进展。Ｃ６０能发生诸多的光化学反应：（１）光氧化;（２）光氢化还原;（３）「２＋２」光环化加成;（４）与叔胺的光加成;（５）与氨基酸的光加成;（６）与金属有机化合物的光加成。     

基于石墨烯及其衍生物的信息存储:材料、器件和性能

石墨烯以其独特的二维结构和高的热导电性、高杨氏模量、高电子/空穴迁移率、高抗拉强度、大的布鲁诺尔-埃米特-特勒表面积和量子霍尔效应等优异性能,备受科研工作者的关注,迅速成为材料、化学、物理和工程领域的热点研究课题。与富勒烯(C₆₀、C₇₀)的功能化一样,利用共价键合修饰或非共价键合修饰的方法可以在石墨烯表面或石墨烯体系中引入功能基团或功能组分,制备出种类繁多的具有特殊光、电、磁和生物效应的石墨烯衍生物。以石墨烯作为数据存储介质的分子级别计算已经引发了一场信息技术产业的革命,它能在更小的空间上,使用更少的能源来存储更多的数据信息, 有望成为目前基于硅半导体存储技术的潜在替代或补充技术。基于石墨烯的存储器件展现出优良的数据存储性能、器件稳定性和可靠性,为使这类器件具有更好的实际应用前景,人们采用许多技术手段来调控和优化器件性能。本文综述了近年来引起广泛关注的诸如石墨烯、共价修饰的石墨烯、石墨烯基复合材料、石墨烯/无机材料异质结等基于石墨烯及其衍生物的存储器件及相关材料研究进展,以及石墨烯/还原的氧化石墨烯透明电极在存储器件中的应用。探讨了该领域存在的亟待解决的关键基础问题和未来发展方向。     

侧链含有不同电子受体的聚咔唑衍生物的合成及其WORM型存储性能

利用Suzuki偶联反应合成了3种侧链含有不同电子受体的可溶性D-A型聚咔唑衍生物:聚[(9-(2-己基葵基)-9 H-咔唑)-(9-(4-硝基苯基)-9 H-咔唑)](PCz-NO_2)、聚[(9-(2-己基葵基)-9 H-咔唑)-(4-(9 H-咔唑-9-基)苯甲醛)](PCz-CHO)和聚[(9-(2-己基葵基)-9 H-咔唑)-(4-(9 H-咔唑-9-基)苯甲腈)](PCz-CN)。基于这3种聚合物的存储器件(器件结构:Al(200nm)/高分子(90nm)/氧化铟锡(ITO)均表现出典型的电双稳电子开关效应和非易失性一次写入多次读出(WORM)型存储性能。随着共轭聚合物光学带隙的增加[2.26eV(PCz-NO_2)→2.79eV(PCzCHO)→3.20eV(PCz-CN)],相应器件的启动阈值电压逐渐增大(-1.70V→-1.81V→-1.89V);而电流开关比(ON/OFF)则依次减小(6.63×10~4→4.08×10~4→5.68×10~3)。含氰基的聚咔唑衍生物需要的开启电压最大,展现出来的电流开关比在3种聚合物中则最小。