纳米ZnO/聚合物器件的制备及应用

近年来,氧化锌(ZnO)由于依赖于尺寸、形状的光电特性而备受关注。纳米ZnO尺寸较小、表面能高,易团聚,使其在光电、生物等方面的应用受到限制。将其与聚合物复合或组装,不但能稳定纳米ZnO,而且可以使纳米ZnO/聚合物复合材料具有优良性能。本文综述了近年来纳米ZnO/聚合物复合材料的制备方法(聚合物辅助、表面接枝、转移分散等法)及纳米ZnO/聚合物器件在电致发光、光伏电池、荧光成像等方面的应用,并对纳米ZnO/聚合物复合材料的发展做了展望。     

主链含萘酰亚胺的聚芳醚型聚合物的合成及其光电性能

萘酰亚胺衍生物是一类发光效率优良的电子传输型电致发光材料。本文采用亲核取代反应将其作为聚合物主链的一部分构成主链含1,8-萘酰亚胺的聚芳醚型发光聚合物(PENI),聚合物的重均分子量为4 300。通过FT-IR和NMR对单体及聚合物的结构进行了鉴定,并研究了其光致发光性能和电化学性能。在分子量较小时,PENI薄膜的PL发射峰位于407,456,530 nm;当聚合物分子量提高后,发射峰红移14 nm左右。采用循环伏安法测得聚合物的HOMO和LUMO分别为-5.64 eV和-2.93 eV,E_g为2.71 eV。     

聚苯胺/ZnO纳米线薄膜材料作为发光层的柔性光电器件 及其发光机理

综合氧化锌纳米线(ZnO NWs)的光学活性与聚苯胺(PANI)的空穴传输特性,设计并制备了一种聚合物/ZnO纳米线电致发光材料,并对其发光特性进行了研究。通过高分子络合软模板法,将有序的单晶ZnO NWs均匀生长在覆有铟锡氧化物(ITO)涂层的柔性聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底上并嵌入PANI薄膜,获得了电致发光薄膜材料和有机/无机异质结实验器件ITO/(ZnO NWs-PANI)。有机/无机异质结器件电致发光可调,在相对低的开启电压下呈现室温蓝紫外发光,并且ZnO NWs表面覆盖PANI增加了蓝紫外发光的强度和稳定性;而无PANI的ZnO NWs阵列具有450 nm处的缺陷发射峰,这可能是电子从扩展态锌间隙Zn_i到价带的跃迁引起的。这些结果表明,基于PANI/ZnO纳米线的复合材料在柔性光电器件方面的应用极具潜力。     

柔性光电器件发光层用ZnO微纳阵列/聚合物复合材料

采用简单的低温(温度未超过100 °C)溶液法在具有较好柔韧度的基于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底的铟锡氧化物(ITO)导电膜(PET/ITO)上成功制备了聚丙烯酰胺(PAM)修饰的ZnO微纳阵列. 用X射线衍射(XRD)仪和扫描电子显微镜(SEM)对ZnO微纳阵列的晶体结构和表面形貌进行了表征, 结果表明ZnO阵列的平均直径为150 nm, 长度为3 μm, 端面具有六边形结构, 沿[0001]方向择优生长, 较好地垂直在PET/ITO上; 探讨了ZnO微纳阵列在PAM存在下的形成机理以及所制备的ZnO阵列在柔性光电器件方面的应用; ZnO微纳阵列的光致发光(PL)性能表明, 在没有PAM的存在下, 具有蓝光(457 nm)和绿光(530 nm)缺陷发射峰, 这可能是电子分别从扩展态锌间隙(Zn_i)到价带和从导带到锌位氧(O_Zn)的跃迁引起的, 而在PAM存在下所制备的PAM/ZnO阵列仅仅在400 nm处有一个发射峰, 这是由于电子从Zn_i到价带的跃迁引起的. 基于PAM/ZnO的柔性器件具有较好的二极管特性, 表明其在柔性光电器件方面的应用极具潜力.     

化学接枝改进ZnO-有机硅纳米复合材料的光学性能

采用N-(三甲氧基硅丙基)-4-叠氮-2,3,5,6-四氟苯甲酰胺(PFPA-silane)改性纳米氧化锌,并将PFPA-silane接枝在有机硅聚合物链上.接枝反应改变了纳米复合物的折光指数,并使ZnO纳米粒子与有机硅基体的折光指数更加匹配.这减少了纳米氧化锌粒子对光的散射作用,增加了纳米ZnO-有机硅纳米复合物的透明性.所制备的复合物通过接枝改性后透光率最多可提高50%.研究结果表明无机物和聚合物的折光指数的匹配程度可以通过偶联剂与聚合物基体的反应来进行调控.     

聚芴类发光材料的制备及其在柔性电致发光器件的应用

通过Heck反应合成了PFO/PPV共聚物,采用FT-IR、1H NMR、TGA等对共聚物结构进行了表征,其重均分子量为4 400,分子量分布为1.2.共聚物具有良好的热稳定性,在室温到700℃范围内只有一次明显的失重,初始分解温度为280℃,在350～450℃之间失重约50％.EHOMO/ ELUMO、Eg分别为-6...     

磁场作用下原位聚合制备聚苯胺/纳米ZnO复合材料

首先用硅烷偶联剂(KH550)对所制备粒径在100 nm以下的纳米ZnO进行表面修饰(M-ZnO), 然后在弱磁场(0.4 T)下乙醇/水/十二烷基苯磺酸(DBSA)体系中原位聚合分别制备了重均分子量达3×10⁴的聚苯胺(PANI)及聚苯胺/纳米ZnO复合材料. 红外分析表明纳米ZnO的加入使聚苯胺的特征峰向低波数方向移动|溶解性测试表明聚苯胺及其复合材料在氯仿和N-甲基吡咯烷酮中均有较高的溶解度(高于80%)|X-射线衍射表明磁场能有效地改善聚苯胺主链的规整性, 使聚苯胺分子链有更好离域的π电子体系|M-ZnO的引入显著地提高了PANI的电导率(可达220 S/m), 同时具有较好的透光性(80%)|这表明PANI/纳米ZnO复合材料在柔性光电器件领域具有潜在的应用价值.