四硫富瓦烯作为染料敏化太阳能电池有机染料电子给体的理论研究(英文)

为了研究四硫富瓦烯(TTF)基团对有机染料敏化剂光电性能的影响,以咔唑染料Dye 1为原型,引入TTF基团作为电子给体,设计了咔唑染料Dye 2.采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)分别计算模拟了纯染料分子和吸附团簇(TiO2)9后的形貌、分子轨道能级以及紫外-可见吸收光谱,采用周期性密度泛函理论计算模拟染料分子在二氧化钛(101)面吸附的表面形貌.结果发现:在有机染料中引入TTF基团有助于有机染料敏化剂在二氧化钛表面的抗团聚作用和分子内的电荷转移;最为重要的是,TTF基团的强给电子能力极大地增强了有机染料敏化剂的光捕获能力.所有的计算结果表明,TTF基团是一种非常有潜力改善染料敏化剂光电性能的给电子基团.     

异形复层结构TiO2纳米棒薄膜的水热合成及性能

本文采用水热反应法,通过改变合成条件,经XRD和FESEM表征,证实合成了四方金红石相异形复层(阵列-团簇)结构的TiO₂薄膜。合成薄膜的下层是TiO₂的阵列,上层是团簇状的TiO₂,并且构成阵列和团簇的每个方柱又由多根纳米棒(25～65 nm)组成。上层团簇的生成量和厚度可以通过改变反应物的初始浓度、反应时间和生长基片的角度进行调控。将这种异形复层结构薄膜试用于染料敏化太阳能电池(DSSC)光阳极,发现其光电转化效率比单层阵列TiO₂薄膜提高了2.6倍。由此表明TiO₂这种以纳米棒为单元结构的异形复层薄膜,上层团簇结构有利于产生采光作用以及吸附微粒的作用,下层阵列结构有利于载流子的定向快速传输,其复合结构的形成,致使光电转换效果明显提高。     

新型四硫富瓦烯-三苯胺类光敏染料理论研究

在简单结构的D-π-A三苯胺光敏染料(YD1)中引入不同数量的四硫富瓦烯(TTF)单元作为次级电子给体以增强有机光敏染料的给电子能力,设计了两个结构分别为D-D-π-A (YD2)以及2D-D-π-A (YD3)的光敏染料分子,并且采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)分别模拟计算了纯光敏剂分子及其吸附二氧化钛团簇后的几何构型、电子结构以及光物理性能。采用周期性密度泛函理论模拟计算光敏染料分子在二氧化钛(101)面吸附的表面形貌以及态密度(DOS)。计算结果表明,TTF单元的引入不仅可以有效减少光敏染料分子的团聚,还可以提升其吸收性能。此外,光吸收效率(LHE)、电子注入驱动力(ΔG^inject)以及DOS的计算结果显示,YD2和YD3理论上可以呈现出比YD1更高的短路电流密度(J_sc)以及开路电压(V_oc)。因此,通过本文的理论研究表明,TTF单元可以作为有机光敏染料中的次级电子给体来改善光敏染料的性能。     

β-位取代卟啉镍衍生物的合成及其物性研究

合成了5,10,15,20-四(对癸烷氧苯基)-β-硝基卟啉镍(1)以及5,10,15,20-四(对癸烷氧苯基)-6'-硝基喹喔啉[2,3.b]卟啉镍(2),并通过核磁共振氢谱、红外光谱、质谱、元素分析等分析方法表征了它们的结构.由于β-位的取代,不但使化合物1和2的最大吸收较5,10,15,20-四(对癸烷氧苯基)卟啉镍(3)发生了红移,而且化合物1和2的第一氧化电位均大于化合物3.利用差示扫描量热法(DSC)研究了化合物1和2的液晶行为,结果表明:只有化合物1具有液晶性,其液晶行为表现为升温单变液晶,液晶相变温度始于77℃,相变区间为41℃.通过原子力显微镜(AFM)观察化合物1和2在硅基底上自组装薄膜的形貌,结果表明:化合物1的成膜性和有序性更好.利用密度泛函理论研究化合物1和2的优化几何构型与前线轨道分布,其结果与紫外可见光谱.DSC,AFM的结果一致.     

基于四硫富瓦烯衍生物导电LB膜研究概况

四硫富瓦烯(TTF)是具有可逆氧化还原性质的强电子给体, 由其衍生物制备的导电Langmuir-Blodgett (LB)膜可应用于分子材料及分子电子器件方面的研究. 简要综述了近年来具有代表性的基于TTF衍生物的导电LB膜及其可能用途.     

基于卟啉衍生物红光材料的合成及物性研究

利用Schiff base反应合成了两个卟啉衍生物TPP-AQ, TPP-PD. 通过循环伏安、紫外可见吸收光谱、荧光光谱及理论计算等对其物性进行了研究. 结果显示: TPP-AQ, TPP-PD氧化电位分别为E_1/2＝1.07, 1.30 V和1.21, 1.36 V, 与TPP-PD相比, TPP-AQ的两个氧化还原电位都发生了负移|TPP-AQ与TPP-PD的最大紫外可见吸收峰分别在441和431 nm, TPP-AQ的吸收波长较TPP-PD有一定程度的红移, 通过理论计算可知这是由于TPP-AQ共轭程度优于TPP-PD导致的. TPP-AQ和TPP-PD的荧光主发射峰分别在657和656 nm, 半峰宽分别为30和27 nm, 有较好的红光色纯度.     

纳米TiO2复合光催化剂的制备及其光解水制氢性能研究

采用溶胶凝胶法分别制备p-MWNTs-TiO2及p-MWNTs/ZnTPP-TiO2复合纳米光催化剂, 并通过热重分析、透射电镜、X射线粉末衍射和紫外-可见漫反射光谱对光催化剂的物理性质进行了表征. 结果表明: 复合光催化剂中碳纳米管热解温度明显提前, TiO2晶化温度延迟, 相变受到抑制, 紫外特征吸收较纯TiO2有明显红移. 对所制备的光催化剂进行光解水产氢性能测试结果表明: 光催化剂的产氢速率维持相对恒定, 有较好的光学稳定性; p-MWNTs和p-MWNTs/ZnTPP对TiO2的掺杂提高了其光催化活性, 光催化剂产氢活性的大小顺序为p-MWNTs/ZnTPP-TiO2＞p-MWNTs-TiO2＞P25＞TiO2.     

卟啉类光敏剂在染料敏化太阳能电池中的应用

染料是染料敏化太阳能电池的核心之一,它的性质直接影响着电池的光电转换效率.多吡啶钌类配合物是目前最有效的染料,但存在合成困难、需要贵金属钌且对环境有一定的污染等缺点,因此近年来纯有机及含廉价金属染料的研究逐渐受到重视.卟啉类染料具有易合成、易修饰及在可见光区有强吸收等特性,这些特性使它在非钌染料的研究中受到青睐.本文从...     

四硫富瓦烯作为染料敏化太阳能电池有机染料电子给体的理论研究

为了研究四硫富瓦烯(TTF)基团对有机染料敏化剂光电性能的影响,以咔唑染料Dye 1 为原型,引入TTF基团作为电子给体,设计了咔唑染料Dye 2. 采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)分别计算模拟了纯染料分子和吸附团簇(TiO₂)₉后的形貌、分子轨道能级以及紫外-可见吸收光谱,采用周期性密度泛函理论计算模拟染料分子在二氧化钛(101)面吸附的表面形貌. 结果发现：在有机染料中引入TTF基团有助于有机染料敏化剂在二氧化钛表面的抗团聚作用和分子内的电荷转移;最为重要的是,TTF 基团的强给电子能力极大地增强了有机染料敏化剂的光捕获能力. 所有的计算结果表明,TTF基团是一种非常有潜力改善染料敏化剂光电性能的给电子基团.     

柔性超级电容器电极材料与器件研究进展

超级电容器,也称电化学电容器,它具有比锂离子电池更高的功率密度和更长的循环寿命,与此同时,其能量密度也高于传统的电介质电容器,因此成为了一类具有很大应用前景的能量储存设备。随着人们对智能电子设备性能要求的提高,各类柔性可穿戴电子设备相继出现,柔性超级电容器作为一类便携式能量储存设备也受到了许多研究者的关注。在持续的研究中,二维平面结构的柔性超级电容器得到较大发展并日益成熟,与此同时,随着对柔性电子设备可穿戴性能要求的提高,一维纤维结构的柔性超级电容器应运而生,并且得到了初步发展。本文首先介绍了超级电容器的储能原理和重要性能的评估方法;接着,重点概述了二维平面结构和一维纤维结构两类柔性超级电容器器件结构和电极材料的研究进展;最后,总结了两类柔性超级电容器仍然存在并亟待解决的问题以及未来发展所面临的关键技术挑战,期望能为柔性超级电容器的研究提供参考和借鉴。