高分子／富勒烯光伏电池的研究进展

高分子／富勒烯光伏电池是近些年来研究比较广泛的一类新型聚合物光伏器件。本文详细分析了高分子／富勒烯光伏电池的分类及工作原理，并介绍了以共轭高分子作为电子给体材料，富勒烯及其衍生物作为电子受体材料的高分子／富勒烯光伏电池的研究进展。     

可溶性富勒烯衍生物的制备与表征

随着近些年世界对能源和环境问题的关注,新能源利用技术特别是太阳能的利用得到了快速的发展,其中在有机聚合物太阳能电池研究方面,设计并制备出了多种电子供体和受体材料,用以改善光电转化效率。设计出一种可溶的富勒烯衍生物（受体材料）的简单合成路线,采用丙二酸亚异丙酯和十二醇为初始原料,通过二者的酯化反应得到中间体丙二酸十二醇单酯,再与叔丁醇进行酯化反应,得到了不对称的丙二酸双酯中间体,最后与富勒烯C60进行Bingel反应制备出含C60的富勒烯衍生物,该目标化合物的电化学性质已被表征。     

MP-C60(M=H2,Zn)光电性能研究

按文献方法合成了共价键连卟啉-富勒烯化合物,通过荧光光谱和光伏效应测得它们的光化学和光电转换性能,并对卟啉-富勒烯化合物的轴向配位进行了初步探究.结果表明,卟啉键合富勒烯后荧光强度明显减弱,出现荧光猝灭现象,邻位取代锌卟啉-富勒烯化合物的荧光猝灭强于相应的对位取代锌卟啉-富勒烯化合物;光伏效应结果表明化合物具有优良的光电转换性能,尤其在介质电对O2/H2O中,光生电压达到最大,镀层厚度在1 μm出现最大值.电子吸收光谱数据表明卟啉-富勒烯化合物轴向配位后谱带发生明显移动,这是吡啶上的氮与锌卟啉-富勒烯中的锌离子发生轴向配位的结果.     

国外期刊亮点

正富勒烯结构氟离子检测剂北京大学化学学院甘良兵等在富勒烯化学研究中取得进展,合成了可用于氟离子检测的富勒烯衍生物,该结果5月5日在线发表于Organic Chemistry Frontiers。该研究小组近年来合成了一系列结构新颖的富勒烯衍生物,此次他们合成了富勒烯骨架上具有烯胺片段的富勒烯开孔衍生物,用单晶X-射线衍射确定了其结构。该化合物对于氟离子有明显的颜色响应,其三     

富勒烯吡咯烷衍生物的合成及其在反式钙钛矿太阳能电池中的应用

[目的]由于目前在反式钙钛矿太阳能电池中使用最广泛的富勒烯基电子传输材料[6,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯(PCBM)存在合成复杂、成本高的问题,因此开发低成本、可溶液处理的新型富勒烯电子传输材料具有非常重要的意义.[方法]采用Prato反应一步合成两种低成本的新型富勒烯吡咯烷衍生物F1和F2,并将其作为电子传输材料应用于反式钙钛矿太阳能电池.通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安法研究了这两种富勒烯分子的能级,并研究了由这两种富勒烯吡咯烷衍生物作为电子传输层的反式钙钛矿太阳能电池的光伏性能.[结果]含有苯甲酸酯侧链的F2比含有烷基酸酯侧链的F1具有更高的电子迁移率,因此对应的器件获得了更高的填充因子和光电转换效率.最终,以F2作为电子传输层的反式钙钛矿太阳能电池获得了最高19.86%的光电转换效率,这一结果与同等实验条件下制备的基于PCBM的对照器件的效率基本一致.[结论]本研究采用Prato反应一步合成了两种富勒烯吡咯烷衍生物,并发现侧链对其光伏性能有重大影响.该项工作对于开发兼具高效率和低成本的可溶液处理的富勒烯基电子传输材料的设计具有一定的参考价值.     

异质结型有机太阳能电池材料的最新研究进展

作为一种低耗、高效的有机光伏器件,异质结型有机太阳能电池具有成本低、重量轻、柔韧性好等优点,已引起国内外的广泛关注.设计并合成性能优良、结构新颖的有机/聚合物电子给体和电子受体材料、提高光电转换率是太阳能电池研发的关键问题之一.本文简要介绍了异质结型有机太阳能电池的特点和工作原理,从聚对苯撑乙烯衍生物、苯并噻吩类以及苯并噻二唑类聚合物三个方面系统地综述了有机太阳能电池给体材料的研究进展.同时,依据有机太阳能电池受体材料的发展历程,较全面阐述了富勒烯衍生物、9,9-联亚芴基衍生物和苝二酰亚胺衍生物三类受体材料的结构特点及其在有机光伏器件中的应用与发展.最后,对异质结型有机太阳能电池发展趋势和应用前景做了展望.     

聚合物涂层对混凝土碳化的影响及作用机理

为了提升混凝土的抗碳化性能,在混凝土表面涂覆了一层聚合物防护材料.通过碳化试验,并采用热分析仪、图像分析技术及压汞法,对比研究了聚合物涂层涂覆后混凝土碳化性能的变化,分析了涂层材料的使用引起水泥石水化程度、表面微裂纹及毛细孔结构改变对碳化反应的影响.实验结果表明,涂覆聚合物涂层的混凝土试件7 d碳化深度与基准组相比降低了20%.涂层材料的使用增加了水泥石中C-S-H凝胶及Ca(OH)2可碳化物质的量,但降低了单位时间内可碳化物质消耗量与生成总量的比值,从化学层面延缓了水泥石的碳化.聚合物涂层抑制水泥石表面裂缝的产生,减少大于100 am毛细孔数量并降低总体孔隙率,使水泥石抵御CO2气体侵入的能力提升,增强了水泥石的抗碳化能力.     

有机光伏材料与器件

正有机光伏器件是由共轭聚合物(或p-型共轭有机小分子)给体和富勒烯(或非富勒烯n-型有机半导体)受体的共混膜夹在透明导电电极和金属电极之间所组成,具有器件结构简单、制作成本低、重量轻和可制备成柔性器件等突出优点,近年来受到广泛关注,相关材料和器件的研究获得了快速发展。有机光伏器件研究的核心是提高光电能量转换效率(PCE),而提高效率的关键是拥有高效给体和受体光伏材料、高性能界面修饰层材料和新型器件结构。     

富勒烯科学的若干研究进展

富勒烯的三维空间构型和众多的双键为富勒烯科学的发展提供了广阔的空间，内嵌富勒烯则可以通过控制笼内包合的原子来调节富勒烯的电子结构和还原性质。目前，富勒烯的研究主要集中在富勒烯和金属富勒烯基新型功能材料的合成表征以及应用，其中以设计新的富勒烯／金属富勒烯材料用于化学传感器、太阳能电池及其它器件为主要研究焦点。旨在对目前富勒烯科学的发展与应用研究作一综述介绍。     

科技人才招聘

正教授[广州]中山大学化学与化学工程学院高分子化学与物理学科聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室招聘研究人员2—4名。方向:催化聚合、聚合物复合材料的结构和加工、生物医学聚合物材料、能源与环境聚合物材料、生物质高分子材料。要求:具有博士学位,具有相关方向研究经验,在国际期刊上发表过研究论文。联系人:陈永明,电子信箱:huanghh27@mail.sysu.edu.cn。详情见:http://www.sciencenet.cn。     

四噻吩与富勒烯(C60、C70、C84)间光致电子转移效率的研究

借助荧光猝灭可以观测和研究导电聚合物与富勒烯之间的电子转移效率及机理.文章通过对四噻吩/富勒烯相关原始数据的校正处理,排除了竞争吸收与重吸收对荧光谱值的影响,获得了能真实体现四噻吩与富勒烯(C60、C70、C84)之间荧光猝灭率的数据.     

萘并[1,2-b:5,6-b']二呋喃衍生物的合成及其光伏应用

为了制备出高能量转换效率的聚合物给体光伏材料,本文采用Stille偶联反应合成了一种新型的萘并二呋喃(NDF)类电子给体材料NDF-2DPP,并将其应用到太阳能电池的研究中.光学性能表明NDF-2DPP的吸收范围在300～750 nm间,对应的光学带隙为1.65 eV.光伏器件结果显示,当NDF-2DPP︰PC61BM=1︰1,120oC下热退火15 min后,能量转换效率最优,达到4.8％,相应的短路电流=11 mA/cm2,开路电压为0.84 V,填充因子为52％.结果表明,NDF-2DPP作为电子给体材料在聚合物太阳能电池领域具有很好的发展潜力.     

多孔碳材料的合成及其在锂离子电池中循环性能的研究

基于多孔有机聚合物及其衍生碳材料在锂离子电池负极材料领域的发展和研究现状，探究了一种孔径可控的多孔碳纳米球的合成方法 .首先，设计合成了6,13-双（双4-溴苯基亚甲基）并五苯化合物，并以此为单元制备了一系列具有规则形貌的新型多孔有机聚合物.通过将不同孔径尺寸的聚合物在不同温度下进行碳化，以此探究碳化温度对材料电化学性能的影响.根据得到的数据可知，多孔碳材料THF-800具有最好的循环稳定性和优异的倍率性能，由此证明THF-800在锂离子电池负极材料领域具有潜在应用价值.此外，对锂离子电池负极材料孔径尺寸进行了调控，可以促进有机材料在锂离子电池中的应用，最终拓展了多孔有机聚合物衍生碳材料在锂离子电池负极材料中的应用范围.     

电子受体强度对基于Thieno[3,2-b]thiophene的共轭聚合物电子性质的影响

采用杂化的密度泛函方法(DFT/B3LYP),在6-31G(d)理论水平下研究了基于噻吩并[3,2-b]噻吩(Thieno[3,2-b]thiophene,TT))的D-A型共轭聚合物的几何结构、电子结构和性质.研究发现,在以TT为电子供体的D-A型共轭聚合物中,电子受体强度是影响其几何结构、电子结构和性质的重要因素.对基于TT的电子受体与电子供体交替排列的D-A型共轭聚合物,在一定范围内,电子受体强度增加,有利于减小共轭聚合物的键长交替,降低聚合物的能隙,并使其能带变宽,电子离域程度增大,载流子有效质量减小,载流子迁移能力增强.但受体强度过大,键长交替反而增大,能带和能隙均变窄,载流子迁移能力减弱.     

一个飞速发展的领域:非富勒烯有机太阳能电池受体材料

有机太阳能电池作为解决能源问题的重要手段之一,2006年以来得到了深入的研究.其电子受体材料较多地局限在富勒烯及其衍生物领域,由于其光谱吸收窄、溶解性差、成本高、生产过程中环境不友好等问题,迫使科学家们寻找新的受体材料.近年来,非富勒烯电子受体材料吸引了科学家们的关注.非富勒烯受体材料的光谱吸收宽,溶解性好,结构可控,易加工等特点决定了其在有机太阳能电池领域有广泛的应用.综述了2011年以来非富勒烯有机太阳能电池受体材料领域的进展,并对其将来的发展进行了展望.     

提高塑料太阳能电池效率的新方法

有关超导体的论文继续在化学热点中名列前茅：论文1与论文3都曾在最近几期化学热点中出现过;论文5的研究内容也是超导体;论文4的排名同样比较靠前,其关注的重点是电子移动的另一面——半导体;论文2作为化学热点里的新面孔,也是研究与电相关的科学难题,其通过提高使太阳能面板的能量转换效率,表现出该研究的实际使用价值。     

用元素氧化数帮助理解化合物性质

在元素化学的授课中,我们一般遵循着一条不成文的原则,即从化合物的结构来阐述化合物的性质,从化合物的性质断定其用途.然化合物的结构却是形形色色、五花八门,因而化合物的性质学起来困难,掌握乃至应用更不易.能否有捷径从最基本的化学概念出发,推知和判断化合物的性质呢?笔者在教学实践中,深感依元数的氧化数,能够帮助理解化合物的性质.氧化数是人为规定的某元素的一个原子,在化合状态时的形式电荷数.这种电荷数是由假设把电子得失的概念,推广应用到共价化合物上.规定极性共价键的共用电子时,完全转移到电负性较大的原子上时,每个成键原子净得的正、负电荷数,就是该成键原子的氧化     

苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-thieno[3,4-b]thiadiazole导电性的理论研究

采用密度泛函理论,在B3LYP/6-31G(d)水平下,对苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩(BDT)-thieno[3,4-b]thiadiazole(TD)的低聚物和聚合物进行了理论计算.其中,BDT为电子供体,TD为电子受体,以1∶2的方式结合形成化合物,并计算了二面角、分子内的电荷传输、桥键键长和中心键电荷密度.结果显示:随着聚合链增长,共轭程度增加.NICSs值显示:中心环比边环的共轭程度更大.聚合物的能带结构表明:该聚合物的带隙比较低(0.87 eV),故其可以作为潜在的导电材料.     

碳化锆镀层的化学气相沉积

碳化锆是一种重要的高熔点、高强度和耐腐蚀的高温结构材料。为了进一步发展和开发利用高温气冷堆 ,用碳化锆镀层替代碳化硅镀层制备新型的包覆燃料颗粒。采用化学气相沉积的方法 ,选用四氯化锆、丙烯、氢和氩的反应体系 ,在直径为 5 5 m m的流化床沉积炉中制备碳化锆镀层。为控制四氯化锆粉末的流量研制了专用的送粉装置。研究表明碳化锆镀层的密度随沉积温度而变化 ,反应气体中碳锆的原子数比值和氢氩流量比值影响碳化锆镀层性能和结构。在沉积温度 16 0 0℃左右 ,反应气体中碳锆的原子数比值小于0 .5和氢氩流量比值大于 1.0时 ,可以制备出高密度的碳化锆镀层     

富勒烯C_(60)的性能及应用研究进展

富勒烯C_(60)材料具有较好的稳定性、催化性能、超导性、生物相容性、抗氧化性,在不同领域中有较为广泛的应用前景.本文综述了富勒烯C_(60)材料的物理、化学性能,以及它在光学、电学、催化和生物医药等方面的应用研究,并展望了富勒烯C_(60)材料的发展趋势和前景.