含有烷基侧链的杂环芴基共聚物的光电性能

通过对9,9-二辛基芴(DOF)与4,7-二噻吩-2,1,3-萘并噻二唑(DNT)共聚物(PFDNT)和9,9-二辛基芴(DOF)与4,7-二(3-己基噻吩)-2,1,3-萘并噻二唑(HDNT)共聚物(PFHDNT)的光电特性进行比较研究,发现烷基侧链上引入杂环窄带隙单体能有效提高芴基共聚物的分子量和光荧光的量子产率。共聚物PFHDNT的光致发光和电致发光峰相对于共聚物PFDNT发生了蓝移,可能是由于长烷基侧链的空间位阻减小了π^*有效共轭长度导致其发射峰发生蓝移。此外共聚物PFHDNT器件的电荧光量子效率并未由于引入烷基侧链而降低。     

含噻二唑聚芴类白光聚合物的合成与发光性能研究

通过Suzuki偶联反应将2,7-二溴-9,9-二辛基芴（Br-DOF）、2,7-二硼酸-9,9-二辛基芴（B-DOF）和4-（8-（2,7-二溴-9-辛基芴）辛氧基）-N-4-（7-（4-（二苯胺基）苯基）苯并噻二唑）苯基-二苯胺（Br-TAF）共聚,合成了白光聚合物PDOF-TAF。以PDOF-TAF为发光层,溶液旋涂制备了非掺杂型单层白光有机电致发光二极管,色坐标为（0.23,0.18）。通过插入电子传输层TPBI和空穴传输层PVK得到的白光器件发射光谱覆盖了410~700 nm区域,色坐标从（0.23,0.18）调整到（0.24,0.32）,亮度达到2 020 cd/m²,电流效率达到1.4 cd/A。实验结果表明,PDOF-TAF是一种很好的白光聚合物发光材料,在WOLED中将有很好的应用前景。     

聚(9,9-二辛基芴)和聚(9,9-二辛基芴-共-苯并噻二唑)的光物理特性的理论和实验研究

通过比较分析聚(9,9-二辛基芴)(PFO)和聚(9,9-二辛基芴-共-苯并噻二唑)(F8BT),对半导体聚合物的光物理特性进行了系统研究. 量子化学计算显示,苯并噻二唑单元的引入促进了链内电荷转移(ICT),调节了聚合物的电子跃迁机制. 瞬态吸收测定表明,在单分散系统中的受激PFO衰减时主要表现为链内激子弛豫.在F8BT溶液中,ICT状态出现,并参与到激发态的弛豫过程中. 凝聚相中PFO和F8BT的弛豫过程加速和显示了在高激发强度下具有显著的激子湮灭行为. 在相同的激发强度下,F8BT的平均寿命长于PFO,有助于实现良好的电荷离域.     

新型含咔唑聚芴类共轭聚电解质及其前驱体的合成与光电性能

采用Suzuki偶合反应成功地合成了一系列在主链上具有不同含量苯并噻二唑单元的聚咔唑和含胺基芴的衍生物:聚[3,6-(N-(2-乙基己基))咔唑-2,1,3-苯并噻二唑-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴](PCzN-BTDZ);通过对所得聚合物的季铵盐化后处理得到了其相应的聚电解质衍生物:聚[3,6-(N-(2-乙基己基))咔唑-2,1,3-苯并噻二唑-9,9-(双(3′-(N,N-二甲基)-N-乙基铵)丙基)芴]二溴(PCzNBr-BTDZ)。通过对它们的电致发光性能的研究,发现所有的聚合物用高功函数铝作阴极的器件具有和用钡/铝作阴极的器件相近的发光性能,说明这类聚合物具有良好的电子注入性能。不同比例的2,1,3-苯并噻二唑(BTDZ)的引入使聚合物中发生有效的能量转移,调节了聚合物的发光颜色;同时也提高了聚合物的器件性能。其中聚合物PCzN-BTDZ1在器件结构为ITO/PEDOT/PVK/Polymer/BaAl时的效率达0.99%,高于PCzN在相同器件结构时的效率(0.14%)。     

CsF/Al阴极对提高芴基饱和红光器件性能的研究

从聚合物/电极界面修饰的角度对基于饱和红光聚合物PFO-SeBT(9,9-二辛基芴与4,7-二硒吩-2,1,3-苯并噻二唑的无规共聚物)的发光二极管的性能进行了改进，通过采用CsF/Al阴极并优化CsF的厚度以及在PFO-SeBT1/阳极界面插入聚乙烯基咔唑(PVK)层，使器件的最大电致发光外量子效率达到1.79%，比采用低功函数的金属Ba/Al阴极器件的效率提高了两倍多.器件的性能得以改善的原因是CsF/Al阴极能有效提高电子注入能力以及PVK层对电子的阻挡作用. 关键词： 聚合物发光二极管 聚合物/电极界面 CsF/Al阴极 电子注入     

新型Silole与窄带隙单体的交替共聚物的合成、荧光光谱及光伏性能

采用Pd催化偶联的方法合成了1,1-二乙炔基-2,3,4,5-四苯基Silole,并分别与2,1,3-苯并噻二唑(BT)和4,7-二(2-噻基)-2,1,3-苯并噻二唑(DBT)组成两种交替共聚物PS-BT和PS-DBT,并研究了两种共聚物的紫外吸收光谱、光致发光及光伏电池性能。PS-DBT具有更宽的可见光吸收范围和更强的吸收。两种共聚物溶液的光致发光光谱的最大发射波长均随着溶液浓度的增大逐步红移。光伏电池器件结构为ITO/PE-DOT/copolymers:PCBM(1:4)/Ba/Al。PS-BT和PS-DBT的开路电压分别为0.50,0.40V,填充因子(FF)分别为24%和33%,在模拟太阳光(AM1.5)照射下的能量转化效率(ECE)分别为0.009%和0.032%。     

一种近白光发射聚合物的合成与发光性能

采用Suzuki偶联反应,将9,9-二辛基芴(DOF)和4,7-二噻吩-2,1,3-苯并噻二唑(DBT)共聚,通过调节聚合物中DBT基团的含量来改变其发光颜色,合成了近白光发射的聚合物PDOF-DBTx。通过测试聚合物的光致发光光谱发现:不同配比下的聚合物的红光和蓝光发射峰的位置都没有变化,只是两个发射峰的相对强度发生了变化,随着DBT含量的增加,聚合物的红光峰强度增强;当PDOF-DBTx中x的值为0.05%时,聚合物的发射最接近白光,其发光的色坐标值为(x=0.40,y=0.32);通过热分析和原子力显微镜观察得出,PDOF-DBTx这类聚合物都具有良好的热稳定性和成膜性。     

Si掺杂4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔在SnO_2(100)表面吸附的理论研究

采用密度泛函理论与周期性平板模型相结合的方法,在GGA/PW91/DNP水平上研究了4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔(简称PTE-DTBT)和Si掺杂4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔(简称PTE-DTBT-Si)在SnO_2(100)表面的吸附.通过吸附前后化合物PTE-DTBT和PTE-DTBT-Si的Mulliken charge和前线轨道分析表明:当PTE-DTBT和PTE-DTBT-Si吸附在SnO_2(100)表面时,PTE-DTBT向SnO_2(100)表面转移了0.059 e电荷,SnO_2(100)表面向PTE-DTBTSi转移0.042 e电荷;同时前线轨道能隙变窄.通过吸附前后SnO_2(100)表面的能带和态密度分析表明:在SnO_2(100)表面吸附了化合物PTE-DTBT和PTE-DTBT-Si后,SnO_2中价带和导带间的禁带变窄或消失.且研究表明,PTE-DTBT掺杂一个Si原子后,电池材料光伏性更好.     

4,7-二（2-噻吩基）苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔在TiO2（100）表面吸附的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似（DFT/GGA）方法,在PW91/DNP水平上研究了4,7-二（2-噻吩基）苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔（简称P）的低聚合物P_n（n=1～5）的稳定性和化学活性.结果表明:随着聚合度增加,P_n的稳定性降低,化学活性增强.采用密度泛函理论与周期性平板模型相结合的方法,研究了化合物P在TiO₂（100）表面的吸附,通过吸附前后化合物P的Mulliken charge和前线轨道分析表明:当P吸附在TiO₂（100）表面时,P向TiO₂（100）表面转移0.692 e电荷,前线轨道能隙变窄.通过吸附前后TiO₂（100）表面的能带和态密度分析表明:在TiO₂（100）表面吸附了化合物P后,能带向低能区移动,且TiO₂中价带和导带间的禁带消失.理论预测的结果与实验值吻合.     

一种有机电致发光共聚物的制备和性能

采用Suzuki方法合成了9，9-二辛基芴与萘并硒二唑的两种无规共聚物并研究了其紫外光谱、光致发光和电致发光性能。两种聚合物的电致发光波长为650～666nm，均为发饱和红光的LED材料，其电致发光外量子效率最高达到了1．05％。随着共聚物中萘并硒二唑含量的增加，共聚物的光致发光和电致发光的发射波长均有少量红移。证明了根据共轭高聚物链内能量转移原理，在聚芴链中引入不同含量的窄带隙杂环单元可实现对聚芴发光颜色的调节。     

Ru2Si3在应力作用下的第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论(Density functional theory)赝势平面波方法,对应力下Ru2Si3的电子结构和光学性质进行了理论计算和比较.计算结果表明:随着正应力的逐渐增大,导带向高能方向移动,带隙Eg明显展宽;随着负应力的逐渐增大,带隙缓慢减小并且始终为直接带隙.光学性质曲线随着负应力的不断...     

Enhancing hydrogen evolution of MoS2 basal planes by combining single-boron catalyst and compressive strain

MoS₂ is a promising candidate for hydrogen evolution reaction (HER), while its active sites are mainly distributed on the edge sites rather than the basal plane sites. Herein, a strategy to overcome the inertness of the MoS₂ basal surface and achieve high HER activity by combining single-boron catalyst and compressive strain was reported through density functional theory (DFT) computations. The ab initio molecular dynamics (AIMD) simulation on B@MoS₂ suggests high thermodynamic and kinetic stability. We found that the rather strong adsorption of hydrogen by B@MoS₂ can be alleviated by stress engineering. The optimal stress of −7% can achieve a nearly zero value of ΔG_H (~ −0.084 eV), which is close to that of the ideal Pt–SACs for HER. The novel HER activity is attributed to (i) the B– doping brings the active site to the basal plane of MoS₂ and reduces the band-gap, thereby increasing the conductivity; (ii) the compressive stress regulates the number of charge transfer between (H)–(B)–(MoS₂), weakening the adsorption energy of hydrogen on B@MoS₂. Moreover, we constructed a SiN/B@MoS₂ heterojunction, which introduces an 8.6% compressive stress for B@MoS₂ and yields an ideal ΔGH. This work provides an effective means to achieve high intrinsic HER activity for MoS₂.     

Te掺杂单层MoS2的电子结构与光电性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Te掺杂对单层MoS₂能带结构、电子态密度和光电性质的影响。结果表明,本征单层MoS₂属于直接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.64 eV。本征单层MoS₂的价带顶主要由S-3p态电子和Mo-4d态电子构成,而其导带底则主要由Mo-4d态电子和S-3p态电子共同决定;Te掺杂单层MoS₂为间接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.47 eV。同时通过Te掺杂,使单层MoS₂的静态介电常数增大,禁带宽度变窄,吸收光谱产生红移,研究结果为单层MoS₂在光电器件方面的应用提供了理论基础。     

Stability,electronic structure,and optical properties of lead-free perovskite monolayer Cs3B2X9(B=Sb,Bi;X=Cl,Br,I)and bilayer vertical heterostructure Cs3B2X9/Cs3B’2X9(B,B’=Sb,Bi;X=Cl,Br,I)

The lead-free perovskites Cs₃B₂X₉(B=Sb,Bi;X=Cl,Br,I)as the popular photoelectric materials have excellent optical properties with lower toxicity.In this study,we systematically investigate the stable monolayer Cs₃B₂X₉and bilayer vertical heterostructure Cs₃B₂X₉/Cs3B02X9(B,B0=Sb,Bi;X=Cl,Br,I)via first-principles simulations.By exploring the electrical structures and band edge positions,we find the band gap reduction and the band type transition in the heterostructure Cs₃B₂X₉/Cs3B02X9 due to the charge transfer between layers.Furthermore,the results of optical properties reveal light absorption from the visible light to UV region,especially monolayer Cs3Sb2I9 and heterostructure Cs3Sb2I9/Cs3Bi2I9,which have absorption peaks in the visible light region,leading to the possibility of photocatalytic water splitting.These results provide insights for more two-dimensional semiconductors applied in the optoelectronic and photocatalytic fields.     

基于药效团模型设计的PAEs分子拉曼特征振动光谱衍生增强研究

对17个PAEs训练集分子、五个PAEs测试集分子,应用Discovery Studio软件构建PAEs分子拉曼特征振动光谱的3D QSAR 药效团模型,并对PAEs分子(以环境优先控制污染物DMP,DBP和DNOP为例)进行9种常见的疏水基团取代反应,同时利用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d)计算气态环境中取代前后PAEs的拉曼特征振动光谱,筛选PAEs拉曼特征振动光谱显著增强的衍生物。研究结果表明：药效团模型(Hypo1)具有最大的相关系数(R2)0.83、最小的均方根值(RMS)0.182和总消耗值(total cost)71.865,且Configuration值为12.68(<17),说明所构建模型具有显著性及较好的预测能力;获得基于Hypo 1药效团模型设计的PAEs分子衍生物23个：DMP(9), DBP(9)和DNOP(5),上述衍生物分子正频计算值均大于0,说明所设计的PAEs分子衍生物结构稳定,其中DMP-CH₂CH₃,DBP-Cl,DNOP-C₆H₅的拉曼特征振动光谱峰强较DMP,DBP和DNOP分别增大了6.25倍、2.05倍、1.56倍,说明PAEs分子衍生化对其拉曼特征振动光谱峰强具有显著增强作用。此外,利用密度泛函理论在相同的基组水平下计算了PAEs分子衍生物的取代反应能垒(以DNOP为例),取代反应的难易程度：-CH₂CH₂CH₃>-C₆H₅>-NO₂>-SH>-Cl,可作为筛选PAEs分子衍生化拉曼光谱增强反应的依据,并为建立增强PAEs分子拉曼光谱的检测技术提供理论支撑。     

用同步辐射研究掺Tb3+氟化物K2GdF5的光谱和Gd3+-Tb3+能量传递

对比了不同激发波长下水热法合成的K2GdF5:Tb3+(摩尔分数0.5％)单晶材料的光致发光谱线;监测了5 D3→7F6和5 D4→7 F5的激发谱,给出了几组窄带吸收和3个宽带吸收;分析表明窄带发射为Gd3+的8 S7/2→6FJ、8S7/2→6GJ、8S7/2→6DJ、8S7/2→6IJ的跃迁,宽带发射为Gd3+的...     

C掺杂金红石相TiO2的电子结构和光学性质的第一性原理研究

运用第一性原理的局域密度近似+U(0 ≤U≤9 eV)方法研究了本征金红石相TiO₂在不同U值(对Ti-3d电子)下的禁带宽度、晶体结构以及不同比例C元素掺杂的金红石相TiO₂的电子结构和光学性质, 研究表明, TiO₂的禁带宽度和晶格常数随着U值的增加而增大. 综合考虑取U=3 eV并对其计算结果进行修正. 对于掺杂体系, 发现C 元素的掺杂在金红石相TiO₂中引入杂质能级, 杂质能级主要由O-2p轨道和C-2p轨道耦合形成, 杂质能级的引入可以增加TiO₂对可见光的响应, 从而使TiO₂的吸收范围增大. C原子掺杂最佳比例为8.3%, 此时光学吸收边的红移程度最明显, 可增大光吸收效率, 从而提高了TiO₂光催化效率.     

Ba9Y2(SiO4)6: Ce3+,Mn2+荧光粉的发光特性及能量传递

利用高温固相法制备了Ba₉Y₂(SiO₄)₆:Ce³⁺,Mn²⁺(BYS:Ce³⁺,Mn²⁺)荧光粉,并通过X射线衍射(XRD)谱、激发和发射光谱及荧光寿命的测试对材料的结构、发光特性和能量传递进行了研究。在327 nm激发下,BYS:Ce³⁺,Mn²⁺发射光谱中包含2个发射峰,分别为位于407 nm的Ce³⁺的蓝紫光发射和位于597 nm的Mn²⁺的红光发射。在该体系中,发现了Ce³⁺向Mn²⁺的有效能量传递,使得Mn²⁺在597 nm处的红光发射显著提高,当x(Mn²⁺)=0.25时,BYS:Ce³⁺,xMn²⁺的能量传递效率可达39%。实验表明,该荧光粉可为紫外基白光LED提供良好的红光光源。     

高压下Zn2GeO4带隙变化的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了Zn₂GeO₄晶体在高压下的电子结构和带隙变化行为. 研究结果发现, 随着压强的增加, Zn₂GeO₄ 能带间隙先变大, 在压强为9.7 GPa时达到最大值, 然后减小. 通过电子态密度、电荷布居数和电子差分密度分布图的研究分析可知:在低压区域(0< P< 9.7 GPa), 带隙的变大主要是由于原子间距离的减小造成的共价性增强和Ge原子随压强的变大局域性增强引起的; 在高压区域(P>9.7 GPa), 则是出现了离域现象, 诱发了离域电子的产生, 从而使带隙减小.