碳纤维基能源器件研究和应用进展

半个多世纪以来,碳纤维及碳纤维增强复合材料因其优异的力学性能、比强度、比模量、轻质、导电性以及热/化学稳定性,逐渐成为航空航天、建筑、运输、生物医用、体育用品以及电子电气等诸多应用领域一类非常重要的高性能结构材料。近二十多年来,得益于纳米材料与技术以及高效可再生能源器件的迅速发展,力学性能突出的碳纤维(包括工业化碳纤维、碳纤维织物、碳纳米纤维以及碳纳米管纤维等)凭借高的导电性、电化学特性、多孔以及表面可修饰性等优点,开始作为良好的电极材料应用于多种电化学能源器件与光电转换能源器件中,并得到了广泛的研究。本文首次综述了碳纤维基能源器件的研究进展,从认识碳纤维的发展历史与应用出发,介绍了碳纤维的表面功能化与电极制备的相关基础知识,重点综述了当前国内外碳纤维能源器件的发展概况,详细介绍了碳纤维作为功能电极材料在燃料电池、微生物燃料电池、锂离子电池、电化学电容器以及太阳能电池等领域的研究和发展概况。最后,通过分析当前碳纤维能源器件研究领域的现状,对该领域在材料制备工艺、电极设计、器件性能优化与器件集成技术等方面面临的挑战和未来研究方向进行了预测和探讨。     

红色磷光喹喔啉铂(II)配合物及其有机电致发光器件的制备

利用2,3-二苯基喹喔啉和氯亚铂酸钾(K2PtCl4)反应,合成了一种新型喹喔啉铂的配合物(DPQ)Pt(acac),通过元素分析,1HNMR测定对配合物结构进行了表征,结果显示得到的是目标化合物.利用紫外光谱和荧光光谱对配合物进行了研究.利用该材料作为磷光染料制备了结构为ITO/NPB(21nm)/NPB∶7%(DPQ)Pt(acac)(17.5nm)/BCP(7nm)/Alq3(21nm)/Mg∶Ag(10∶1)(120nm)/Ag(10nm)的有机电致发光器件(OLED).结果表明,该配合物在442和485nm处存在单重态1MLCT(金属到配体的电荷跃迁)和三重态3MLCT的吸收峰;在632nm处有较强的金属配合物三重态的磷光发射;该器件的启动电压是5.0V,器件的最大亮度为1516cd·m-2,外量子效率为0.66%,流明效率为0.26lm·W-1,是一种红色磷光材料.     

具有手性侧链的卟啉液晶化合物的合成和发光性能研究

通过在卟啉环上引入手性侧链的方法合成了两类(4个)卟啉液晶化合物,并用元素分析,UV-vis, FT-IR, ¹H NMR, MS, DSC,圆二色谱(CD)和偏光显微镜对化合物的结构进行了表征.研究结果表明,这些化合物具有液晶性质,固体荧光和电致发光性质,其中两个卟啉配体有较强的CD吸收性能.     

新形态太阳能电池

保护环境、发展可再生资源是关系到国计民生的重大问题,特别是怎样利用取之不尽、用之不竭的太阳能这一问题,逐渐受到世界各国的重视.太阳能电池作为能有效地将太阳能转化为电能的器件,近年来受到了学术界及产业界的广泛关注.目前国际上广泛应用的平板硅太阳能电池存在造价昂贵、质量重、无形变能力等缺点,因此,怎样从降低成本、提高柔性等方面改进太阳能电池的设计与制备就成为了研究的热点.文章结合近年来国内外期刊杂志上发表的相关研究工作,从电池形态上,分类综述了硬性平板、柔性平板、丝网状、纤维态太阳能电池的结构特点、研究历史及发展现状,提出了目前柔性太阳能电池存在的技术难题和部分解决方案.特别是近年来最新研究报道的纤维态柔性太阳能电池,由于完全突破了平面基底的限制,具有质量轻、可弯折、用途广泛等特点,作为新形态太阳能电池的代表在文中进行了较全面的介绍.     

Isophorone－based Fluorescent Dopant for Red Organic Electrolumi－nescence Device

lsophorone-based red fluorescent compound 3-(dicyanomethy-lene ) -5, 5-dimethyi- 1- [ 2- ( N-ethyl-3-carbazyi ) ethylene ] cyciohe-xene (DCDCC) was synthesized for use in organic Hght-emit-ring diodes (OLEDs). DCDCC was characterized by narrow emission in photoluminescence with full.width at half-maximum of only 50 nm in solution and in thin solid film of 70 nm width. devices with configuration of ITO/NPB/Alq3:DCDCC/Alq3/Mg: Ag were fabricated utilizing DCDCC as dopant emitter. An efficient red emission peaked at 612 nm was obtained for the device with 1% (wt.%) DCDCC in Alq3. The maximum luminance and current efficiency were as high as 3700 cd/m^2 at 14 V and 1.25 cd/A at 150 mA/cm^2, respective-ly.     

新型黄色磷光吡嗪铱(Ⅲ)配合物的合成及发光性质

利用2,3-二苯基吡嗪与水合三氯化铱反应合成了一种新型吡嗪铱的配合物[Ir(dphp)₂(acac)],通过元素分析,¹HNMR和MS对配合物结构进行了表征,并研究了配合物的吸收光谱和光致发光光谱.利用该材料作为磷光染料制备了结构为[ITO/NPB(30nm)/NPB;8%[Ir(dphp)₂(acac)](25nm)/PBD(10nm)/Alq₃(30nm)/Mg;Ag(质量比9;1)(130nm)的电致发光器件,研究了其电致发光光谱.结果表明,该配合物在393和528nm处存在单重态¹MLCT(金属到配体的电荷跃迁)和三重态³MLCT的吸收峰;荧光光谱结果显示,在588nm处有较强的金属配合物三重态的磷光发射;电致发光光谱显示,该器件的启动电压是3.25V,器件的最大亮度为11478cd/m²,外量子效率为13.85%,器件的流明效率为15.54lm/W,是一种新型的高效率黄色磷光材料.     

一种新型红色三线态喹喔啉铱(Ⅲ)配合物的合成及发光性质

利用2,3-二苯基喹喔啉和水合三氯化铱(IrCl₃?H₂O)反应, 合成了一种新型喹喔啉铱的配合物[Ir(DPQ)₂(acac)], 通过元素分析, ¹H NMR和HRMS对配合物结构进行了表征, 结果显示得到的是目标化合物. 利用紫外光谱和荧光光谱对配合物的吸收光谱和光致发光光谱进行了研究. 利用该材料作为磷光材料制备了结构为[ITO/NPB(30 nm)/NPB∶7% Ir(DPQ)₂(acac)(25 nm)/PBD (10 nm)/Alq₃ (30 nm)/Mg∶Ag (10∶1)(120 nm)/Ag(10 nm)] 的电致发光器件, 研究了其电致发光光谱. 结果表明, 配合物[Ir(DPQ)₂(acac)]在476和625 nm处存在单重态¹MLCT(金属到配体的电荷跃迁)和三重态³MLCT的吸收峰; 发光光谱结果显示, 在660 nm处有较强的金属配合物三重态的磷光发射; 电致发光光谱显示, 该器件的启动电压是4.25 V, 器件的最大亮度为4910 cd/m², 外量子效率为5.14%, 器件的流明效率为1.12 lm/W, 是一种新型红色磷光材料.     

红色磷光喹喔啉铂(II)配合物及其有机电致发光器件的制备

利用2,3-二苯基喹喔啉和氯亚铂酸钾(K2PtCl4)反应, 合成了一种新型喹喔啉铂的配合物(DPQ)Pt(acac), 通过元素分析, 1H NMR测定对配合物结构进行了表征, 结果显示得到的是目标化合物. 利用紫外光谱和荧光光谱对配合物进行了研究. 利用该材料作为磷光染料制备了结构为ITO/NPB (21 nm) /NPB∶7%(DPQ)Pt(acac) (17.5 nm) /BCP (7 nm)/ Alq3 (21 nm)/ Mg∶Ag(10∶1)(120 nm)/Ag(10 nm)的有机电致发光器件(OLED). 结果表明, 该配合物在442和485 nm处存在单重态1MLCT(金属到配体的电荷跃迁)和三重态3MLCT的吸收峰; 在632 nm 处有较强的金属配合物三重态的磷光发射; 该器件的启动电压是5.0 V, 器件的最大亮度为1516 cd·m-2, 外量子效率为0.66%, 流明效率为0.26 lm·W-1, 是一种红色磷光材料.     

基于三萘苯的溶液可加工螺旋形寡聚物的合成及其在蓝光有机电致发光器件中的应用

近年来,人们在有机电致发光材料和器件结构方面取得了巨大的进步。然而由于蓝光材料具带隙宽的内禀属性,在发光效率、色纯度和稳定性上仍然面临巨大挑战。本文将螺旋形三萘苯共轭体系引入电致发光材料领域,它独特的螺旋形分子结构和易于化学修饰的特点有利于抑制聚集体和基激缔合物的形成。通过SiCl₄催化的环三缩合反应和Suzuki偶联反应,我们设计合成了以三萘基苯为核心,萘、蒽和三苯胺为取代基团的系列螺旋形蓝光寡聚物,并系统地研究了它们的热学、光物理和电化学性质。研究发现,萘和三苯胺取代的寡聚物1, 3, 5-三(3-(1-甲氧基萘-2-基)-4-甲氧基萘-1-基)苯(TNNB)和1, 3, 5-三(3-(4-(N, N-二苯胺基)苯基)-4-甲氧基萘-1-基)苯(TPANB)具有最好的热稳定性。在溶液中,这两种材料都具有深蓝发射,发射峰分别为382和415 nm;在薄膜中, TNNB的发射峰仅有1 nm的红移,而TPANB甚至产生了6 nm的蓝移。以这些寡聚物为发光材料,通过旋涂法制备的有机电致发光器件结果表明,基于TNNB的器件获得了最大亮度达到5273 cd·m^-2,色坐标(0.17, 0.11)的纯蓝光器件。     

3-氨基丙基三甲氧基硅烷自组装提高染料敏化太阳能电池的效率

以3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTS)修饰的二氧化钛为负极制备的染料敏化太阳能电池在100 mW·cm^-2的模拟太阳光照下的短路电流、开路电压、光电转换效率分别为18.32 mA·cm^-2、775.9 mV、9.15%. 而没有经过ATPS修饰的电池三项性能参数分别为18.08 mA·cm^-2、749.9 mV、7.70%, 修饰后电池的光电转换效率提高了18.8%, 同时填充因子由0.57提高为0.64. 暗电流-电压曲线显示起始电压从-0.30 V变化到-0.40 V, 表明二氧化钛电极和电解液之间的暗反应得到了有效抑制, APTS作为阻挡层减少了二氧化钛电极表面的缺陷与表面态. 另外, 通过实验设计, 将APTS与染料层-层自组装于二氧化钛电极上, 通过X射线光电子能谱(XPS)研究了二氧化钛层、APTS、染料的作用形式. 定性与定量结果表明: APTS中的乙氧基部分脱除后形成了Si―O―Ti单桥或者双桥键, 钌染料cis-Ru(dcpyH₂)₂(SCN)₂通过分子中的部分―COOH与APTS中的―NH₂形成的静电作用力吸附在TiO₂电极上. 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱的结果进一步证明了这种分子间作用.