小分子给受体化合物的合成及光伏性质研究

合成了新型的给受体化合物PLY-S2O。用溶液旋转涂膜的方法,分别将PLY-S2O作为电子给体和电子受体制备了本体异质结光伏器件,器件结构为ITO/PEDOT:PSS/active layer/LiF/Al。在AM 1.5G模拟太阳光100 mW/cm~2的照射光强下,以PLY-S2O为电子给体时,能量转化效率为0.035%;当以PLY-S2O为电子受体时,相应的能量转化效率达到0.064%。     

一类供体-受体双嵌段丙烯酸酯聚合物的合成及性能

利用原子转移自由基聚合（ATRP）法合成了一种新的供体-受体双嵌段聚合物聚对（二苯胺基）苯乙烯-聚（2-（2-蒽醌甲酰氧基）甲基丙烯酸乙酯（P1-b-P2）。供体段是富电子的三苯胺段,受体段是缺电子的蒽醌段。该双嵌段聚合物的单体结构通过核磁（NMR）加以表征,聚合物通过凝胶渗透色谱（GPC）、差示扫描量热法(DSC)、紫外光谱（UV-vis）、荧光光谱（PL）和循环伏安（CV）法加以表征。GPC和紫外吸收测试表明聚合物数均分子量约为7600,最大吸收波长为305nm,CV测试计算发现受体段比供体段长,与GPC测试结果一致,表现出更好的受体性能。     

有机聚合物及小分子材料的电致发光器件

论述了有机聚合物及小分子材料的电致发光原理,发光二极管的结构及影响器件稳定性,寿命的原因,总结了目前该领域所取得的成果,展望了下世纪有机发光材料的应用前景和商业化可能性。     

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.     

短程有机电子给体-受体体系的合成

设计合成了一类以蒽为电子给体,带不同吸电子取代基的苯为电子受体的新型短程有机电子给体-受体体系。光谱实验研究发现,该短程给体-受体体系内存在非常强的荧光淬灭现象。实验结果分析表明强荧光淬灭的本质在于体系分子内快速的电子转移,同时表明缩短电子给体-受体之间的距离将加快电子转移过程。     

基于双氰基茚满二酮吸电子单元的非对称小分子给体的合成及其光伏性能

采用双氰基茚满二酮为吸电子单元,分别以苯并二噻吩并吡咯和4,4’-二甲基三苯胺为给电子单元,设计合成了两种具有给电子-吸电子(D-A)型结构的非对称小分子给体材料D1和D2;通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安法研究了这两个小分子给体的光学性能及电化学性质,并考察了由这两个小分子和C₇₀制备的全小分子有机太阳能电池的光伏性能.研究结果表明：含有稠环给电子单元的小分子给体D1比含有三苯胺给电子单元的D2具有更宽的光学吸收、更低的最高占据分子轨道能级和更好的光伏性能;以D1和D2为给体、C₇₀为受体的可真空蒸镀有机太阳能电池的最高光电转换效率分别为5.03%和3.78%.     

氟原子对光伏聚合物性能的影响

以二(2-辛基十二烷氧基)苯并二噻吩(ODBDT)为供体单元,分别与受体单元二噻吩苯并噻二唑(DTBT)和二氟代二噻吩苯并噻二唑(DTffBT)共聚,合成了两种具有给-受体(D-A)结构的共轭聚合物PODBDT-DTBT和PODBDT-DTffBT。利用紫外-可见吸收光谱、循环伏安法研究了聚合物的光物理与电化学性能,并通过光伏性能测试研究了氟原子对聚合物太阳能电池的影响规律。结果表明,氟原子的引入使得聚合物的光学带隙变窄,溶解性变差;基于PODBDT-DTBT或PODBDT-DTffBT与PC71BM共混制备的本体异质结太阳能电池,光电转化效率分别为3.01%和2.00%。     

提高聚合物光伏电池性能有新法

中国科学院长春应用化学研究所杨小牛课题组获得提高聚合物光伏电池性能新方法。导电聚合物／富勒烯的体相复合薄膜是一种具有优秀光伏特性的功能薄膜,有望在下一代太阳能电池领域得到应用。杨小牛等成功地找到了溶解C60的方法．并成功制备到均匀的复合薄膜作为P3HT／C60体系的光敏层,然后通过优化热退火处理工艺使复合薄膜的形态获得优化,器件转换效率从0．32％提高到1．73％。     

器件结构对聚合物太阳能电池内部光电强分布的影响

针对以电子给体聚(3-己基噻吩)(P3HT)和电子受体6,6-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)共混薄膜为活性层的本体异质结聚合物太阳能电池,根据光学干涉效应和转移矩阵方法建立了非相干光吸收理论模型,研究了电极修饰层、活性层和阴极的厚度对电池内部光电场分布和活性层内部光电场强度的影响.结果表明:各功能层厚度对电池内部光电场分布和活性层光电场强度具有不同程度的影响,其中活性层和电极修饰层厚度的影响较大,而阴极厚度的影响较小;引入合适厚度的电极修饰层有利于增加活性层内部的光电场强度,提高太阳能电池的能量转换效率,改善器件的光伏性能.     

基于芴-苯并噻二唑的小分子光伏材料合成与性能

成功设计并合成了以三键为桥键,苯并噻二唑为受体(A)单元,二己基芴为给体(D)单元的D-π-A-π-D型小分子光伏材料FLEBT,利用核磁、高分辨质谱对该化合物进行了结构表征.FLEBT的光学性能和电化学性能分别通过紫外-可见光谱及循环伏安法进行测定.结果显示,FLEBT在有机溶剂中具有较好的溶解性和成膜性,具有较强的分子内电荷迁移(ICT)特征、较宽的紫外-可见吸收范围,并具有与受体材料PC61BM相匹配的电子能级.因此利用FLEBT为给体材料,PC61BM为受体材料,通过溶液过程加工法制作了体异质结(BHJ)太阳能电池,初步探索了材料的光伏性能.在模拟太阳光AM 1.5G(100mW·cm-2)下,器件开路电压(Voc)为0.72V,短路电流(Jsc)为0.93mA·cm-2,光电转换效率(PCE)为0.18%.研究结果表明,这类小分子是一种潜在的有机小分子光伏材料.     

有机聚合物及小分子材料的电致发光器件

论述了有机聚合物及小分子材料的电致发光原理 ,发光二极管的结构及影响器件稳定性、寿命的原因 ,总结了目前该领域所取得的成果 ,展望了下世纪有机发光材料的应用前景和商业化可能性 .     

绕丹宁修饰富勒烯作为新型聚合物太阳能电池受体光伏材料增强光吸收(英文)

首次将染料分子3-乙基绕丹宁连接到[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)上,合成了具有增强光吸收性能的新型富勒烯受体光伏材料PCBRh.通过1 H NMR,13 C NMR和质谱分析确定了PCBRh的结构,紫外-可见吸收光谱测试表明所合成的PCBRh在300~600nm比起PCBM具有更强的光吸收,这归因于3-乙基绕丹宁高的吸光系数.电化学测试表明PCBRh的最低未占轨道(LUMO)能级比PCBM高0.1eV,这是由绕丹宁基团的给电子作用引起的.将PCBRh作为受体光伏材料与聚己基噻吩(P3HT)共混构建出体相异质结太阳能电池,在优化的制备工艺(P3HT/PCBRh=1:1(质量比),135℃热处理10min)下,电池器件的能量转换效率为1.46%.通过AFM表征研究退火处理对光活性层的形貌的影响及其与电池器件效率的联系:与参比P3HT:PCBM共混薄膜相比,退火处理使P3HT:PCBRh薄膜中的P3HT聚集成长度约为20nm的长条,并且粗糙度较大,因此不利于激子的扩散与分离.     

酮型二苯并-14-冠-4聚合物的合成及表征

介绍了脂肪族二元酸与二苯并-14-冠-4在多聚磷酸(PPA)催化下发生的缩聚反应,在此基础上合成了酮型冠醚聚合物.并用红外光谱、元素分析、核磁共振、热分析等手段对所合成的化合物进行了表征.     

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.     

主链型三苯胺基聚合物的合成

通过４－叔丁基三苯胺与１,３－二异丙烯基苯的加成反应,合成新颖的主链型三苯胺基聚合物,讨论反应温度、催化剂浓度以及反应单体浓度对产物的相对分子质量和产率的影响,并对所合成的聚合物进行结构和性能的表征。实验结果表明,这一聚合物具有良好的溶解性,高的玻璃化转变温度,而且４－叔丁基三苯胺在引入聚合物主链后仍然保持了其光学活性,作为空穴传输材料具有潜在应用价值,该合成路线可扩展到其它三苯胺基聚合物的合成中。     

PC材料数控车床尾架体的设计与制造

在分析ＰＣ材料性能及其在国风个机床行业应用现状的基础上，提出了用ＰＣ材料作数控车床尾架体的设计方案，以求促进ＰＣ材料在我国机床行业的应用。     

苯并噻二唑为中心的A-π-A-π-A型小分子光伏材料合成与性能研究

以苯并噻二唑为中心给体,利用Suzuki偶联和Knoevengel缩合等经典有机反应将吸电子基团氟原子和氰基引入到分子末端,完成了两个未见报道的以苯并噻二唑为中心的A-π-A-π-A型小分子化合物2F-TT-BT和2CN-TT-BT的合成,其化学结构通过核磁和高分辨质谱予以证实.通过紫外-可见吸收光谱、电化学循环伏安法及密度泛函理论计算对其光物理和电化学性质进行了实验及理论的研究.研究表明,合成的小分子材料对太阳光的吸收可覆盖整个紫外-可见吸收范围,具有与PC61BM相匹配的HOMO和LUMO能级,满足了溶液过程有机太阳能电池制备的基本要求.初步探索了材料的光伏性能,以小分子2F-TT-BT为给体,制作了结构为ITO/PEDOT:PSS/2F-TT-BT:PC61BM(质量比1∶2)/Al的体异质结(BHJ)太阳能电池,能量转换效率为0.53%,实验结果表明此类小分子是潜在的有机太阳能电池材料.     

锂离子电池用阻燃聚合物电解质的合成及表征

通过二氯甲基膦、聚乙二醇以及环己二醇的聚合反应得到甲基膦酸乙二醇-环己二醇共聚物(MPEH)。采用FTIR、~1H-NMR和~(31)P-NMR对产物进行了表征。以聚乙烯(PE)为基体成膜后,20 wt%MPEH-PE复合膜的极限氧指数(LOI)由纯PE膜的18.6%提高至26.4%,且燃烧产物成碳明显。     

体硅阳极和薄膜微晶硅阳极聚合物顶发光白光器件

分别以p型体硅和p型薄膜微晶硅为阳极, 以掺入MEH-PPV的PFO为发光层, 以透明金属Sm/Au为阴极, 制作了顶发光白光器件。器件结构是: 硅阳极/PEDOT:PSS/MEH-PPV:PFO/Cs₂CO₃/Sm/Au。通过调节MEH-PPV在PFO中的质量百分比, 改进了白光器件的发射色度。当MEH-PPV的质量百分比为0.13%时, 发光在白光范围, CIE色坐标为(0.372, 0.391)。研究了器件发光效率对体硅阳极电阻率的影响, 当体硅阳极电阻率为0.079 Ω•cm时, 器件电流效率和功率效率都达到极大, 分别是0.191 cd/A和0.131 lm/W。以金属Ni诱导硅晶化的薄膜微晶硅为阳极, 通过调节Ni层厚度, 优化器件效率。当Ni层厚度为2 nm时, 薄膜硅阳极器件的电流效率和功率效率分别达到最大值: 0.371 cd/A和0.187 lm/W, 相对于最佳电阻率体硅阳极器件分别提高了94%和43%。     

给-受体取代共轭多烯D—(CH＝CH)_n—A的NLO性质及协同推拉依赖性

研究多种推、拉电子基团端位取代H—(CH=CH)_n—H的电子结构,并在LC-BLYP/6-31G(d)水平上计算推电子基团(—NH_2,—OH,—NHCOH,—CH_3)、拉电子基团(—F,—Cl,—C_6H_5,—C≡CH,—CN,—CHO,—NO_2)对长程共轭烯烃分子结构的非线性光学性质的影响.结果表明,单独的推或拉电子基团均能有效地增大共轭多烯结构的超极化率(β0/a.u.).β0从结构H—(CH=CH)_6—H中的0.6分别增大到NH_2—(CH=CH)_6—H中的4.0×103和H—(CH=CH)_6—NO_2中的5.4×103;推、拉电子基团同时连接在共轭烯烃两端时,对β0存在协同作用.其中—NH_2与—NO_2的协同作用最明显,去除单纯—NH_2和单纯—NO_2取代对β0的贡献,协同作用的Δβ=4.6×10~3 a.u..β_0从结构H—(CH=CH)_6—H中的0.6.增大到NH_2—(CH=CH)_6—NO_2中的1.4×10~4,增大了大约2.3×104倍;结构NH_2—(CH=CH)_n—NO_2的β0随着链长n的增大而增大.提出一种推、拉电子基团协同作用提高共轭分子结构非线性光学性质的新策略.