聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/MXene复合材料的制备及电容性能研究

MXene材料具有组分灵活可调、电容量较高等优势在超级电容器储能领域备受关注。采用电化学法制得聚3, 4-乙烯二氧噻吩/Nb_(2)CT_(x) MXene (PEDOT/MXene)复合电极材料。结果表明,在扫描速率为30 mV·s^(-1)时,PEDOT/MXene的面积比电容可达250.21 mF·cm^(-2),当电流密度从0.1 mA·cm^(-2)增加到5 mA·cm^(-2)时,PEDOT/MXene的面积比电容保持率为83.5%,远优于PEDOT的64.1%,并且在100 mV·s^(-1)的扫描速率下循环测试1 000次后初始电容保持率可达84%,表现出良好的倍率性能和稳定性。工作为基于MXene基材料构筑高性能电化学储能界面提供了一定的借鉴。

聚(3-己基噻吩)-聚苯乙烯嵌段共聚物的一锅法制备

采用具有聚苯乙烯高分子链为配位基团的聚合催化剂,催化2,5-二溴-3-己基噻吩单体进行Kumada缩聚反应,利用一锅法制备了聚(3-己基噻吩)-聚苯乙烯嵌段共聚物。结果表明:采用一锅法,在室温、常压条件下进行一步聚合直接生成嵌段共聚物,反应过程简单,聚(3-己基噻吩)与聚苯乙烯嵌段对接率接近100%;与聚(3-己基噻吩)相比,聚(3-己基噻吩)-聚苯乙烯嵌段共聚物的结晶性能更好。

低温退火结合自成核方法制备FormⅡ晶型聚(3-十二烷基噻吩)纳米纤维

聚(3-十二烷基噻吩)(P3DDT)在常用有机溶剂中具有良好的溶解性,这一特点决定了制备P3DDT纳米纤维/线相对困难且其晶体结构不易调控。利用低温退火结合自成核方法成功制备了P3DDT纳米纤维,并探究了自成核温度对P3DDT纳米纤维结晶性与晶型的影响。P3DDT溶液经过低温退火再室温结晶后,可以得到均匀分布的、产率较高的纳米纤维,在此基础上增加自成核步骤能够进一步提高纳米纤维的结晶度。红外光谱的结果证实经过低温退火及自成核后制备的样品晶型为FormⅡ晶型,而不是通常的FormⅠ晶型。变温红外测试进一步揭示了P3DDT纳米纤维在升温过程中首先由FormⅡ晶型转变为FormⅠ晶型,随后熔融的相态变化。此研究结果有望对包括P3DDT在内的聚(3-烷基噻吩)(P3ATs)纳米纤维/线的制备及多晶型调控提供思路。

新型聚2,4-二乙烯基3-十二烷基噻吩-1,3,4-噁二唑交替共聚物的合成、表征及性能研究

采用Heck偶合法首次合成了新型的含有空穴传输单元3-十二烷基噻吩和电子传输单元1,3,4-噁二唑的低带隙能的聚2,4-二乙烯基-3-十二烷基噻吩-1,3,4-噁二唑共轭聚合物(P3DDTV-OXD)。并且通过1H-NMR、FT-IR、凝胶色谱(GPC)、UV-vis光谱、荧光光谱(PL)、循环伏安(CV)法对所合成的共聚物进行了分析表征。与规整的聚3-十二烷基噻吩均聚物(P3DDT)相比,共聚物的UV最大吸收波长和Pl最大发射波长明显蓝移,具有强烈的蓝色荧光,且电子亲和势较高,同时拥有空穴和电子传输能力,实现了电荷在分子内的双向传输。

窄能隙共轭聚合物:聚[(3-烷基)噻吩-2,5]-取代苯甲烯衍生物的合成与表征

合成了 3 -丁基噻吩和 3 -辛基噻吩 ,并分别与对硝基苯甲醛和对二甲氨基苯甲醛进行聚合反应得到了具有极低能隙的聚 ( 3 -丁基噻吩 )对硝基苯甲烯 ( PBTNBQ)、聚 ( 3 -丁基噻吩 )对二甲氨基苯甲烯( PBTDMABQ)和聚 ( 3 -辛基噻吩 )对二甲氨基苯甲烯 ( POTDMABQ) .采用红外光谱、核磁共振氢谱和紫外 -可见吸收光谱确认了产物的结构 ,发现中间产物聚 ( 3 -烷基 )噻吩取代苯甲烷衍生物中存在部分醌化产物 .根据 Eg 与入射光子能量 hν的关系 ,采用 2种模型计算了 3种聚合物薄膜的光学禁带宽度为 PBTNBQ1 .63 ,1 .84e V;PBTDMABQ1 .44,1 .75 e V和 POTDMABQ1 .3 2 ,1 .69e V,属窄能隙共轭聚合物 .

取代基结构对聚[(3-烷基)噻吩-2,5]-取代苯甲烯衍生物三阶非线性光学性能的影响

采用3-烷基噻吩与对硝基苯甲醛和对二甲氨基苯甲醛的聚合反应得到了5种聚(3-烷基)噻吩取代苯甲烯衍生物:聚(3-丁基)噻吩对硝基苯甲烯(PBTNBQ)、聚(3-己基)噻吩对硝基苯甲烯(PHTNBQ)、聚(3-丁基)噻吩对二甲氨基苯甲烯(PBTDMABQ)、聚(3-己基)噻吩对二甲氨基苯甲烯(PHTDMABQ)和聚(3-辛基)噻吩对二甲氨基苯甲烯(POTDMABQ).计算其光学禁带宽度分别为PBTNBQ(1.82eV),PHTNBQ(1.85eV),PBTDMABQ(1.71eV),PHTDMABQ(1.78eV)和POTDMABQ(1.67eV).利用简并四波混频技术测量了5种聚合物薄膜的三阶非线性极化率,分别为1.74×10-8,1.82×10-8,5.62×10-9,8.64×10-9和1.22×10-8esu,均具有较大的三阶非线性光学性能.针对取代基结构对聚(3-烷基)噻吩取代苯甲烯衍生物的三阶非线性光学性能的影响从分子内极化程度和主链电子的离域程度两个方面进行了讨论.

聚(3-烷基噻吩)的合成与应用研究进展

详述了聚(3-烷基噻吩)的化学合成方法、电化学合成方法及近期新兴的微波辐射辅助合成法;并总结了聚(3-烷基噻吩)在光伏电池材料、电致发光材料和热电材料等领域的应用研究及现状。

活化过氧化氢用于甲苯光催化氧化的3-溴噻吩基共轭有机聚合物

以3-溴噻吩单体和粉体氧化铜为原料,采用FeCl3氧化偶联的方法制备负载氧化铜的聚(3-溴噻吩)光催化剂(thBr-CuO)。负载氧化铜后,thBr-CuO的光吸收能力与光生载流子利用率得到明显改善。可见光下,thBr-CuO催化甲苯转化的速率达到0.69 mmol/(g·h),高于初始聚(3-溴噻吩)。猝灭实验与香豆素荧光探针法证实该光催化过程中的主要活性物种为光生空穴与羟基自由基。通过光生电子-空穴对的有效分离以及对过氧化氢的高效利用,3-溴噻吩基共轭有机聚合物的光催化性能显著提升。

“聚(3-己基噻吩)性质表征”应用于聚合物现代仪器分析实验教学的探讨

聚(3-己基噻吩)(P3HT)是一种重要的导电聚合物,其化学结构、光物理性质、相对分子质量、结晶性、热稳定性及表面形貌等测试表征涉及的仪器非常广泛。文章分析了以“聚(3-己基噻吩)性质表征”作为聚合物现代仪器分析实验课程基本实验的可行性及优势。认为该综合实验贯穿于聚合物现代仪器分析的实验教学,可使实验分为四个方面相关的内容,“波谱分析法”、“凝胶渗透色谱法”“热分析法”“电子显微镜”等有机结合,不仅能帮助学生掌握各种相关仪器的使用原理及分析方法,又能使他们直观清晰地了解各种方法的关联性及独立性,并且在教学过程中结合了科研实际需求,将理论知识与实践紧密结合起来。

聚3-烷基噻吩系列物的合成与表征

采用Fe(III)催化剂合成法合成聚3-丁基噻吩(P3BT)、聚3-己基噻吩(P3HT)和聚3-十二烷基噻吩(P3DDT)。用GPC和1 H-NMR对所合成的聚合物的相对分子质量和结构进行表征,用SEM对所合成的聚合物的表面形貌进行观察,并用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究3种聚合物氯仿溶液的光学性能。结果表明,用该方法合成的聚合物以非晶态形式存在;具有较高的相对分子质量;在氯仿溶液中,P3BT、P3HT、P3DDT的最大吸收峰分别为:436nm、437nm和430nm,最大发射峰分别为570.0nm、581.2nm和573.8nm。综合分析发现P3HT更适于用做聚合物太阳能电池材料。

聚(3-己烷基)噻吩的π-聚集行为(英文)

用可见-紫外分光光度法观察了聚（3-己烷基）噻吩（P3HexTh）在氯仿中的π-聚集行为。将乙酸、乙醇、甲醇等聚（3-己烷基）噻吩难溶溶剂加入P3HexTh的氯仿溶液时，产生比较稳定的聚合物聚集态。用直径0．20-0．01μm滤膜过滤P3HexTh溶液的实验结果显示聚合物胶体颗粒随着溶液中乙酸量的增加而增大。金属配合物催化法合成的头对尾P3HexTh（Zn/Ni）发生π-聚集行为，而用化学氧化法合成的P3HexTh（Fe）没有出现明显的π-聚集行为。

N-十二烷基-1，3-丙二胺捕收性能研究

通过浮选试验研究了N-十二烷基-1,3-丙二胺对石英、赤铁矿、方解石、菱锌矿和菱镁矿的捕收性能,并与十二胺进行了比较。试验结果表明:N-十二烷基-1,3-丙二胺对石英具有比十二胺更强的捕收性能,在很宽的pH值范围内,对石英的回收率均在90%以上,当pH=10.02时,石英回收率高达98.38%;N-十二烷基-1,3-丙二胺对赤铁矿的捕收能力与十二胺相差不大;N-十二烷基-1,3-丙二胺对方解石的捕收性能明显比十二胺差,而且对菱锌矿和菱镁矿基本无捕收能力。基团电负性计算结果表明,N-十二烷基-1,3-丙二胺比十二胺具有更好的选择性。

β-环糊精对聚氧乙烯十二烷基醚的双模式包结作用

通过表面张力法、浊点法、硫氰酸钴铵显色法和1HNMR研究了β-环糊精(β-CD)对聚氧乙烯十二烷基醚(PL)的包结作用.结果表明,β-CD可与PL形成2∶1和3∶1型两种超分子包结物,表现出不同的物理化学性质.PL的疏水性烷基链被包络进β-CD空腔中,形成了2∶1的超分子包结物;PL的亲水性聚氧乙烯基链被包络进β-CD空腔中,形成了3∶1的超分子包结物.结合实验结果,通过比较β-CD和PL分子的大小,提出了β-CD对PL分子两种可能的包结模式.

没食子酸在Nafion/单壁碳纳米管/聚(3-甲基噻吩)复合膜修饰电极上的电化学行为及测定

制备了Nafion分散羧基化的单壁碳纳米管/聚（3-甲基噻吩）复合膜修饰玻碳电极（N/S/P/GCE）,研究了没食子酸（GA）在此电极上的电化学行为和测定方法。实验结果表明,在0.1 mol/L pH 3.0的柠檬酸-柠檬酸钠（CBS）缓冲溶液中,N/S/P/GCE融合了SWNTs、P3MT和Nafion三者的优点,可以有效地催化没食子酸的电化学氧化,增强其氧化峰电流。在最佳实验条件下进行定量测定,GA的氧化峰电流与其浓度在4.0×10-7~4.0×10-6mol/L和6.0×10^-6~6.0×10-5mol/L两个范围内呈良好线性关系,相关系数分别为0.998 3和0.999 6,检测下限可达8.0×10-8mol/L GA。该方法可用于绿茶饮料中没食子酸含量的测定。

聚(3-辛基噻吩)的溶致变色、热致变色及发光性能

采用三氯化铁法合成了聚(3 辛基噻吩)(P3OT),利用核磁共振氢谱确定产物中含有摩尔分数为60%的头尾(HT)结构。通过改变良溶剂三氯甲烷与不良溶剂甲醇的体积配比,研究了P3OT的溶致变色行为,P3OT的紫外吸收峰随着甲醇用量的增加发生红移,在φ(CH3OH)=70%时,吸收峰从纯三氯甲烷溶液的435nm红移至490nm。在室温和0℃下,研究了紫外-可见吸收光谱随温度的变化,温度降低,P3OT的吸收峰发生蓝移。以400nm的光激发P3OT的三氯甲烷溶液,在573nm处得到了稳定的发射峰。

离子液体中聚(3-溴噻吩)的电化学合成和电色效应研究

以1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体[BMIM]PF6既作为溶剂又作为支持电介质,通过恒电流、循环伏安等方法制备聚(3-溴噻吩)(PBrT)膜.采用红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对PBrT膜的结构和形貌进行表征,用热重和差热分析法(TG-DTA)研究聚合膜的热稳定性,并利用紫外-可见光谱(UV-Vis)、计时电流和计时吸收曲线研究该聚合膜电化学和电致变色的特性.研究结果表明,与传统方法比较,在离子液体[BMIM]PF6中制备的PBrT膜更致密、光滑,具有良好的氧化还原可逆性和充放电能力,电活性高,热稳定性好.以该方法制备的PBrT膜颜色变化明显,响应时间快(0.5s),同时由于离子液体具有电位窗宽、导电率高、可循环利用等优点,因此在电化学聚合等方面具有良好的应用前景.

聚噻吩及聚3-辛基噻吩结构与导电性能研究

采用化学氧化法在不同温度下制备聚噻吩和聚3-辛基噻吩,通过红外光谱(FTIR),X衍射分析(XRD),核磁共振谱图(NMR),X光电子能谱(XPS)和紫外可见光谱(UV-Vis)等手段对聚合物进行了研究。结果表明,聚噻吩侧链基团和制备温度会影响聚合物的构型结构,引起聚合物结晶度的变化。聚3-辛基噻吩结晶度最低,低温制备的聚噻吩结晶度最高。导电性能研究表明,聚噻吩的构型结构和结晶度直接影响其电导率。

聚3-己基噻吩聚合物薄膜晶体管的稳定性

为提高聚合物薄膜晶体管的稳定性,以单晶硅为衬底,二氧化硅为栅介质层,聚3-己基噻吩(P3HT)薄膜为半导体活性层,金属Au为源、漏电极,制备出聚合物薄膜晶体管(PTFT),对该器件的电特性进行了表征,研究了该器件在空气环境下的稳定性,并对该器件在空气中的不稳定性机理进行了讨论.结果表明:当器件暴露在空气中时,随着暴露时间的增加,器件的饱和漏电流明显增大,阈值电压逐渐增加;空气中的水是影响器件特性的主要因素;通过采用光刻胶钝化处理可以有效地改善P3HT-PTFT器件在空气中的稳定性,并使器件的载流子迁移率提高3倍.

血红素在聚吡咯-十二烷基苯磺酸修饰电极上的直接电化学

用循环伏安法研究了血红素(Heme)在聚吡咯(Ppy)-十二烷基苯磺酸(DDSB)修饰电极上的直接电化学行为。探讨了影响血红素电化学反应速率的诸因素。并提出了用聚吡咯-十二烷基苯磺酸修饰电极测定的方法。结果表明:聚吡咯是血红素电子转移反应的稳定媒价体,血红素在聚吡咯-十二烷基苯磺酸修饰电极表面起准可逆氧化还原反应,-206.1mv处还原峰电流的1.5次微分与血红素浓度在5.0×10-6～1.0×10-8mol/L范围成线性关系。

聚(3-丁基噻吩)对硝基苯甲烯的合成及表征

为了改善聚噻吩甲烯的溶解性,在噻吩的3位引入丁基制备了3-丁基噻吩,并与对硝基苯甲醛聚合,得到了聚(3-丁基噻吩)对硝基苯甲烷(PBTNB),然后在四氯苯醌的作用下进行脱氢反应制得了溶解性和成膜性优良的目标产物聚(3-丁基噻吩)对硝基苯甲烯(PBTNBQ).3-丁基噻吩、PBTNB和PBTNBQ的结构通过红外光谱及核磁共振氢谱得到了确认.PBTNB的红外光谱上1650cm-1处的吸收峰和紫外-可见吸收光谱中300～600nm的吸收峰都说明了PBTNB中存在有一定的醌式成分.热质量分析表明,PBTNBQ可耐220℃的高温.X射线衍射和透射电镜分析表明,PBTNBQ是一种均匀的完全非晶材料.