C_(60)与MoO_3混合材料做空穴注入层的单层有机电致发光器件

我们制备研究了基于结构为氧化铟锡(ITO)/C_(60)(1.2nm):MoO_3(0.4nm)/1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi):三(2-苯基吡啶)铱[Ir(ppy)_3](33%,90 nm)/LiF (0.7 nm)/Al (120 nm)的高效绿色磷光单层有机发光二极管(OLED)。分别将C_(60),MoO_3与C_(60):MoO_3混合物作为空穴注入层(HIL)作为对比。TPBi在发光层中起着主体以及电子传输材料的双重作用。在使用电子传输型主体的单层OLED中,空穴注入层性质对于调节电子/空穴注入以获得电荷载流子传输平衡起重要作用。因此,适当调节空穴注入层是实现高效单层OLED的关键因素。由于MoO_3较大的电子亲和能(6.37 eV)会诱导电子从C_(60)的最高占据分子轨道(HOMO)能级转移至MoO_3,从而形成C_(60)阳离子,并使得Mo元素的价态从+6降至+5,C_(60):MoO_3混合就可以较好的调节空穴注入性质。最终实现最大电流效率为35.88 cd·A~(-1)的单层有机发光器件。     

苝四羧酸多联体化合物的合成及其光谱特性研究

本文合成了8个 四羧酸多联体化合物;测定了这些化合物的吸收光谱、荧光光谱。研究了由供电子分子键连的多联体分子的光谱特性及其分子体系内稳态荧光猝灭机理。首次从吸收光谱和荧光光谱上分析和考察了四羧酸多联体化合物分子体系内的光致电子转移反应。     

硫化钴装饰BiVO4光阳极提升其光电化学水分解性能

太阳能驱动的光电化学(PEC)水分解可以有效地将太阳能转化为化学能,作为解决环境排放和能源危机最具前景的途径之一,已经引起了科学界的广泛关注.PEC水分解系统由两个半反应组成:在光阳极上的析氧反应(OER)和光阴极上的析氢反应(HER).PEC系统的太阳能转化效率主要由光阳极/电解质界面的OER过程所决定,这是一个非常复杂且涉及质子偶联的多步四电子转移过程.钒酸铋(BiVO₄)是应用于PEC水分解的典型且具有实际应用前景的光阳极材料之一.然而,由于不良的表面电荷转移、电荷在光阳极/电解质结面处的表面复合以及缓慢的OER动力学等因素,导致BiVO₄的PEC性能受到严重限制.本文开发了一种新颖有效的解决方案,以低成本、高电导率和具有快速电荷转移能力的硫化钴装饰来提升BiVO₄光阳极的PEC活性,X射线多晶衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征,研究结果表明CoS成功装饰于BiVO₄表面.采用紫外-可见吸收光谱(UV-VisDRS)研究了BiVO₄和复合光阳极CoS/BiVO₄的光学性质,结果表明,与纯的BiVO₄相比,CoS/BiVO₄光阳极在可见光范围内光吸收能力有所增强.将制备的BiVO₄和CoS/BiVO₄光阳极应用于PEC分解水实验中,结果表明,相对于1.23 V可逆氢电极,在光照下,CoS/BiVO₄光阳极的光电流密度显著提升,可高达3.2 m Acm^-2,是纯BiVO₄的2.5倍以上.与纯BiVO₄相比,CoS/BiVO₄光阳极的起始氧化电位显示出负向偏移0.2 V,表明析氧过电势得到有效减小.入射光子转换效率(IPCE)测试结果表明,CoS/BiVO₄光阳极的入射光子转换效率在500 nm之前的可见光范围内得到明显提升,其中,CoS/BiVO₄的IPCE值在380 nm处达到最大.此外,由于CoS的装饰作用,CoS/BiVO₄光阳极的电荷注入效率和电荷分离效率均得到较大的提升,分别达到75.8%(相较于纯BiVO₄光阳极的36.7%)和79.8%(相较于纯BiVO₄光阳极的66.8%).电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,通过CoS的装饰,CoS/BiVO₄光阳极的界面电荷转移电阻得到有效降低,证明其界面电荷转移动力学得到有效提升.光致发光光谱测试结果表明,CoS的装饰显著提高了BiVO₄的光生电子-空穴对的分离效率,进一步证明BiVO₄表面的CoS装饰在其PEC分解水中起着非常积极的作用.本文为通过表面修饰设计应用于PEC水分解的有效的光阳极提供了新思路.     

双助催化剂负载CdS的能量捕集和电荷分离增强产H2(英文)

利用半导体光催化分解水产氢是将太阳能转换为化学能的有效策略之一.然而,现有催化剂体系的太阳能-氢能转化率较低,制约了人工光合作用的长远发展.因此,急需开发一种新的捕光策略通过储存和释放化学能来提高能源利用效率.由于无机半导体具有低的激子结合能,光生电子-空穴对在室温下可以迅速解离.因此,只要相邻的半导体畴是电子耦合的,并提供驱动力,能量迁移就可以通过独立的电子和空穴传输过程有效进行.然而,在半导体光催化剂中利用能量捕集(即定向能量迁移)的系统很少被涉及.尽管分子助催化剂常被负载在半导体光催化剂上来提高电荷分离和催化效率,但分子助催化剂对半导体光催化剂内部能量捕集的影响尚未被阐明.本文制备了粗细不同的Cd S纳米棒,并将共轭分子2-巯基苯并咪唑(MBI)和钴分子催化剂(MCo A)依次锚定在纳米棒表面.Cd S和Cd S/MBI的透射电子显微镜照片表明, Cd S纳米棒的直径不是完全均一的,主要集中在20–50 nm.由HRTEM照片观察到修饰MBI分子后Cd S表面出现一层无定形膜,进一步修饰MCo A分子后Cd S表面的膜厚变化不明显.XPS谱结果表明,修饰了MBI的Cd S,其Cd...     

纳米TiO2的光生电荷迁移特性研究

利用场诱导光电压谱(简称FISPS)和瞬态光伏(简称TPV)技术研究了TiO₂的光生电荷的产生和传输机制.发现光生电荷在体块TiO₂上的迁移机制不同于在纳米TiO₂上的迁移机制，也不同于在结界面空间电荷区的迁移机制. 400 ℃处理的TiO₂颗粒表面具有大量的表面态，光生电荷被表面态捕获-释放机制控制着光伏行为的过程是慢过程. 800 ℃处理的TiO₂已经形成了完整的能带结构，光伏响应除了表现带-带跃迁外,还有一个在带边的自由激子带，光生电荷被表面自建场驱动进行传递的过程是快过程. 600 ℃处理的TiO₂混晶由锐钛矿型和金红石型两种构型组成，在两相之间存在着较低势垒的结界面．它的光伏响应受控于两种机制 ：光生电荷在两相间结界面空间电荷区的传输和在表面自建场驱动下的传输.当激发光强较小时，界面空间电荷区的光生电子由于积累的浓度较小而不能隧穿过结界面，这种场助隧穿只有在外场作用下才能发生.     

适用于液晶大分子的量子化学计算方法以及六烷氧基苯并菲取代的1,3,5-三酰胺苯液晶的研究

盘状液晶分子之间的相互作用决定液晶的性质. 为了选择合适的计算方法, 以便用量子化学研究液晶大分子, 设计了对位取代苯和三酰胺苯作为模型分子, 用高水平的ONIOM [MP2/6-31G*(0.25):HF/6-31G(d,p)]计算提供了与晶体结构资料相符合的较准确的二体相互作用结果. 然后与各种较低级别的计算进行比较, 说明ONIOM (HF/STO-3G: AM1:UFF)水平比较合适. 盘重叠部分的相互作用主要是色散作用, 用UFF力场处理, 氢键主要是静电作用, 用HF/STO-3G处理, 其余部分用AM1处理. 通过对苯取代的1,3,5-三酰胺苯的双分子构型优化, 并与晶体结构数据进行比较, 进一步说明ONIOM (HF/STO-3G:AM1:UFF)水平计算的适用性. 在此基础上, 对六烷氧基苯并菲取代的1,3,5-三酰胺苯的双分子构型进行了优化, 为解释它所形成的液晶具有较高的电荷传输能力提供了有用的信息.     

电极材料对NPB/Alq3有机电致发光器件性能的影响

采用不同材料作为有机电致发光器件(OELDs)的电极, 制备了基本结构为[阳极/NPB(40 nm)]/Alq3(50 nm)/阴极]的异质结双层器件, 并通过改变OELDs器件的阴极或阳极来研究电极材料对器件光电性能的影响. 研究结果表明, 各器件电流-电压(I-V)关系的基本特征与陷阱电荷限制电流(TCLC)机制的拟合情况相符. 由于有机材料本身能级的无序性以及载流子迁移率对温度和电场的依赖性, 不同电极的载流子注入能力与其功函数并无直接关系. 双层器件中由于空穴传输层的引入, 使得载流子复合区域位于有机层异质结界面处, 降低了金属阴极对激子的猝灭作用, 从而大大提高了器件性能. 此外, 金属电极OLEDs器件结构具有的微腔效应会导致发射光谱的位移和谱峰宽度变窄, 这表明通过对金属电极的表面改性和优化可使器件性能超过常规结构的器件.