一种新型红光有机电致发光材料的合成与性能

采用Suzuki耦合反应合成了一种新型的线性双偶极小分子红光有机电致发光材料,即2,7-二噻吩基-9-芴酮(2,7-di(2-thienyl)fluoren-9-one,DTFO),对其结构及电子性能进行了模拟计算,通过各种测试方法表征了其化学结构,并对其光物理性能、热稳定性及成膜性进行了详细表征。实验结果表明,DTFO为线性近平面交替共轭结构;在光致发光谱中,溶液中DTFO发射的峰值波长为616 nm,固态DTFO为618 nm;电致发光光谱显示其发光为峰值波长为570 nm的红光发射。此外,DTFO还具有优良的热稳定性和成膜性。

重油残渣基新型碳功能材料的研究进展

综述了以重油残渣为原料,采用化学气相沉积法、共炭化法和微波等离子体法可控制备气相生长碳纤维、碳微球、内包铁洋葱状富勒烯、纳米碳管、内包金属碳微米颗粒及定向碳纳米薄膜等各种高附加值碳材料;采用等离子体氧化法、酸处理法、化学还原法等方法对气相生长碳纤维和碳微球进行表面修饰,在产物表面引入含氧官能团,解决了可溶性碳材料的制备问题;在碳微球表面引入Pt纳米颗粒,使重油残渣基新型碳材料在表面修饰和功能化后可望成为性能优异的吸附和催化材料。

Mg-Li合金界面结构及合金化效应的第一性原理研究

利用第一性原理中的DFT理论,研究了Mg/Li界面的能量和电子结构,讨论了替位型掺杂的元素Zn、Al、Si、Ca在Mg/Li界面处的作用。结果表明,合金化元素Zn、Si、Al替换界面处Li原子后,均可提高Mg/Li界面的结合能力,使得界面更加稳定。同时,研究了Mg/Li界面体系的总能量、界面面积、电荷密度以及应力-应变曲线,表明了Zn、Si、Al可改善Mg/Li界面的结合能力,它们由强到弱为:Zn,Si,Al。另外还探讨了合金化元素的强化机理。

凹凸界面结构对磷光材料器件性能影响的研究

以有机电致磷光器件ITO/NPB/CBP+Ir(ppy)3/Li F/Al为研究对象,在该器件中,CBP(4,4'-N,N'-二咔唑联苯)为主体材料,Ir(ppy)3(三(2-苯基吡啶)铱)为磷光掺杂剂,NPB为空穴传输层。然后在参考器件的NPB/CBP+Ir(ppy)3界面处构建了凹凸结构,制备了一系列凹凸发光层的磷光器件。通过电流密度-电压-亮度曲线、电流效率-电压曲线考察了不同凹凸发光层磷光器件的电致发光性能,并分析了这些器件的界面电荷俘获以及注入电荷动力学。研究结果发现,当凸起个数为3个时,器件的最大电流效率为22 cd/A,与传统结构器件相比提高了26%。电流效率的提高主要归结于以下两个原因:一方面,凹凸结构拓宽了载流子复合界面的面积,从而减弱了三线态激子-三线态激子的淬灭;另一方面,凹凸结构有利于减弱器件的光波导效应,增强器件内部的光耦合输出效率。

球差矫正电子显微镜在新型二维晶体材料研究中的应用

近年来，以石墨烯为代表的新型二维晶体材料由于其独特的微观结构和新颖的物理化学性能得到了诸多领域研究者的广泛关注。重点介绍了低加速电压下原子分辨率的原子序数衬度成像（Z衬度像）在二维晶体材料微观结构表征中的应用。装备有球差矫正器的新型电子显微镜在低加速电压下（60kV）的分辨率可以达到-0．1nm，避免了对B，C，N和O等轻元素原子的Knock—Oil损伤。通过原子分辨率的电子能量损失谱分析验证了Z衬度像在二维晶体观测中的可靠性。利用球差矫正电子显微成像技术可在二维晶体中快速准确地判断掺杂原子的种类，可以研究二维晶体材料中原子尺度的界面和缺陷结构。球差矫正电子显微学在新型二维晶体材料研究中的最新进展将对晶体结构学、材料科学、物理学等产生重大影响。

新型炭功能材料在抗菌敷料中的应用研究进展

微/纳米炭功能材料(如活性炭纤维、纳米碳管、石墨烯、碳点和炭气凝胶)具有原料来源广泛、制备成本低以及生物相容性、物理化学性能和机械性能优异等优点,可以作为抗菌材料和载体赋予伤口敷料强大的杀菌活性,有望提高伤口的治疗效果。本文综述了基于微/纳米炭材料的高度创新抗菌剂和抗菌敷料,为治疗感染伤口开辟了新的途径,并提出了目前所存在的问题和解决对策,展望了未来碳基抗菌敷料的研究前景。

一种新型宽发射材料的合成及其光电性能研究

以2-噻吩甲醛、苯胺及方酸为原料合成了一种新型含噻吩基方酸菁衍生物的宽发射有机电致发光材料——1,3-二(苯基噻吩氨基)方酸(SQ),通过核磁共振、红外光谱和元素分析确定其分子结构。并研究了其光物理性能。研究发现,SQ薄膜的发射光谱位于517nm,半峰宽105nm。将其作为发射材料首次制备了结构为ITO/MoO3(3nm)/NPB(20nm)/SQ(15nm)/TPBi(27nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)的发光器件,得到了峰位在520nm,半峰宽为132nm的宽发射光谱。利用其宽发射特性,进一步设计白光器件,其结构为ITO/MoO3(3nm)/CBP(23nm)/TPBi∶SQ(5%,15nm)/TPBi(27nm)/LiF(1nm)/Al(100nm),此器件启亮电压为5V,最大亮度为124cd/m^2(at 13V),最大电流效率为0.12cd/A,CIE为(0.30,0.33)。结果表明,通过在TPBi主体材料中掺杂SQ,利用主客体材料之间发生能量不完全传递,可实现色饱和度好的白光发射。

材料界面原子、电子结构的设计与表征

材料的变形与相变、晶体生长、电荷分离传输、催化反应等过程均涉及到材料中的界面问题,并且紧密依赖于界面附近的原子和电子结构。因此,可以通过调控材料的界面原子、电子结构来赋予材料特殊的新功能。介绍了材料界面研究的最新进展,枚举了研究者如何获得固-固材料界面的原子结构,在光催化和太阳能电池中如何利用界面分离和电荷传输及电子全息技术定量分析二维电子气,以及在材料生长和催化过程中的固-液和固-气界面演化。这些研究结果展示了人们对界面原子、电子结构前所未有的认知,这些科学而直观的构效关系对于启发研究者设计和构筑更加精细、高效的界面结构提出了新思路。

无机纳米颗粒及界面层协同改善倍增型近红外有机光电探测器性能

近红外有机光电探测器具有低成本、可溶液旋涂、生物兼容性好和柔性可穿戴等优势,在生物传感、医学成像、柔性可穿戴电子器件等领域有广泛的应用前景。倍增型有机光电探测器相比于二极管型有机光电探测器,因其具有更高的外量子效率(EQE>100%)和灵敏度而备受关注。该类器件利用电极附近被载流子陷阱捕获的一种载流子能辅助另一种极性相反的载流子从外电路隧穿注入到活性层中,实现光电倍增,但陷阱的数量在一定程度上会影响器件性能的进一步提升。本文通过在活性层中掺入无机ZnO纳米颗粒来增加电子陷阱数量,使得器件在反向偏压保持暗电流密度的前提下,亮电流密度得到提高。通过优化,发现当ZnO纳米颗粒掺杂比例为5%时性能最优,在850 nm LED照射、-15 V偏压下,与未掺杂ZnO纳米颗粒器件相比,亮电流密度提升了7.4倍。在此基础上,本文协同Al_(2)O_(3)界面修饰层,进一步改善器件性能。结果表明,Al_(2)O_(3)界面修饰层的插入可改善器件的阳极界面接触特性,使得器件在正向和反向偏压下都能够实现光响应。Al_(2)O_(3)修饰后的器件在15 V偏压、全光谱范围内,EQE最高可达10^(5)%,R最高达10^(4) A/W。本工作为高灵敏度有机光电探测器的发展提供了新的思路和方法。

聚乙烯亚胺包覆氧化锌电子传输材料的制备及其对有机光伏电池空气和紫外稳定性的增强效应

活性层与电极之间的界面层材料对有机太阳能电池(OSCs)至关重要,它直接影响器件的性能和稳定运行。作为一种广泛应用的电子传输材料,氧化锌(ZnO)纳米颗粒(NPs)较高的表面缺陷态易在表面吸附水氧,严重影响OSCs的效率和稳定性。因此,本文设计了一种既能钝化表面缺陷又能调节能级的聚乙烯亚胺(PEI)包覆ZnO NPs的协同策略,采用水热法成功合成了ZnO@PEI NPs,并将其作为电子传输层(ETL)应用于基于PM6∶BO-4Cl∶PC61BM的OSCs中。结果表明,使用ZnO@PEINPs作为ETL制备的光伏器件的光电转换效率(PCE)略有下降,但由于包覆的PEI钝化了ZnO表面缺陷,ZnO@PEI NPs器件展现出更好的空气和紫外稳定性。本研究提出了一个构建多功能、高稳定性ETL的有效策略,为实现高稳定OSCs提供了一条适用的新途径。

基于蓝光HLCT材料pCzAnN作敏化主体的单发光层白光有机发光二极管

有机发光二极管(Organic light-emitting diodes,OLEDs)作为照明和显示领域极其具有竞争力的技术,近年来备受关注。实现超简单、高效率、低滚降的白光OLEDs,对有机发光层材料的选择至关重要。杂化局部和电荷转移(Hybridized local and charge transfer,HLCT)材料的“热激子”通道可以将高能三线态激子窜跃至单线态,实现理论上100%的激子利用率,快速的反向系间窜跃可有效抑制三线态激子猝灭,从而降低器件效率滚降。基于此,本文首先通过电荷平衡策略优化器件结构,制备了基于HLCT材料pCzAnN的高效蓝光OLED。在此基础上,以pCzAnN作为传统荧光材料的敏化主体,通过不完全能量传递策略,实现了双色及三色白光OLEDs制备。制备的白光OLEDs最高显色指数达到90,最大外量子效率达到8.76%,且展现出较低效率滚降及良好的光谱稳定性。本研究对开发简单、高效率、低滚降白光OLEDs具有指导意义。

高对比度有机刺激响应发光材料研究进展(综述)

【目的】信息技术的不断发展对经济、政治、文化和军事等领域产生了深远影响,信息安全问题也变得愈发突出。将信息深度隐藏是提高信息安全的重要途径之一,开发具有信息深度隐藏功能的材料是研究的热点之一。刺激响应发光材料能够对机械力、光、温度、pH值等外部刺激产生响应性荧光信号,而具备信号开关转换功能、高对比度以及高信噪比的发光启亮型材料在信息深度隐藏领域展现出明显的优势和巨大的应用潜力。【方法】按照从分子结构改变到聚集态结构转变的顺序,总结了近五年不同类型的刺激响应发光启亮型材料,并对该材料体系进行了系统归纳。【结论】从发光机制、动力学调控、多相态转换等角度,总结了高性能刺激响应发光材料仍存在的问题,并提出了解决思路,旨在为新型高性能刺激响应发光材料的设计、制备和应用提供可借鉴的理论和实践经验。

二乙基三胺五乙酸改性壳聚糖海绵状复合材料的制备及染料吸附性能

采用冷冻诱导相分离法制备了二乙基三胺五乙酸(DTPA)改性的壳聚糖海绵状吸附材料,利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等手段对吸附剂的官能团和结构进行了详细的表征;研究了pH、初始染料浓度、时间、温度对材料吸附行为的影响。结果表明:海绵状改性壳聚糖吸附剂为三维网格多孔洞结构,对甲基橙具有良好的吸附能力,最大吸附容量可达1585.43mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和朗缪尔模型,主要为化学吸附,吸附机理为静电作用和氢键作用。因此,该壳聚糖基海绵状复合材料可作为绿色吸附剂用于染料的吸附。

废旧涤纶织物/汉麻秆复合材料的制备及其力学性能研究

围绕废旧涤纶纺织品产量大,无法有效降解和难以回收利用等多处痛点,以及汉麻秆焚烧造成环境污染的问题。以废旧涤纶织物为基体材料,废弃汉麻秆为增强材料,水性环氧树脂胶液为胶粘剂,采用物理共混和模压成型的方法制备了一种绿色环保的复合材料。首先采用傅里叶红外光谱和力学性能测试分析了碱处理汉麻秆粉末对复合材料力学性能的影响;然后通过单因子实验和正交试验探究了汉麻秆质量分数和热压工艺参数对复合材料的力学性能的影响。结果表明:碱处理能有效去除汉麻秆粉的半纤维素与部分木质素及其他杂质,提高了复合材料的力学性能;当汉麻秆质量分数30%、热压温度为180℃、热压时间为15min、热压压力为10MPa时,废旧涤纶织物/汉麻秆复合材料的力学性能达到最优,复合材料的内结合强度、弯曲强度及弯曲模量分别为5.17MPa、37.7MPa和3479MPa。

碱处理对废旧涤纶织物/汉麻秆复合材料性能影响研究

为解决汉麻秆粉末与疏水性聚合物基体间界面相容性差的问题,以8%(质量分数)NaOH溶液为改性剂对汉麻秆进行碱处理,再制备废旧涤纶织物/汉麻秆复合材料。通过力学性能测试,结合扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)等技术手段,对复合材料性能进行研究。结果表明:对汉麻秆进行碱处理后,汉麻秆粉末表面被刻蚀,粗糙度增加,非纤维素成分溶解,与基体之间的结合力增大。相较未经碱处理制备的废旧涤纶织物/汉麻秆复合材料,碱处理制备的复合材料弯曲强度提升了25.0%,内结合强度提升了29.7%;玻璃化转变温度和结晶温度分别由71.2℃和216.5℃上升至79.1℃和220.7℃,界面相容性得以改善;结晶度减小。

不同纳米碳材料阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料性能的表征

以碳微球(CMSs)、碳纳米管(MWNTs)、碳微球(CMSs)与碳纳米管(MWNTs)复配的3种材料,通过熔融共混法分别对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)进行阻燃改性,制备出不同纳米碳材料阻燃PET复合材料。采用极限氧指数(LOI)法、垂直燃烧法、热重分析、扫描电镜等方法,测试和表征了CMSs/PET、MWNTs/PET、CMSs/MWNTs/PET复合材料的阻燃性能、热稳定性能、分散性及力学性能。结果表明,质量分数为1%的CMSs可使PET的LOI明显提高到28.9%,但对其抗熔滴性能的改善并不明显;同质量分数的MWNTs的添加,可有效提高PET的抗熔滴性能,其熔滴数由原PET的24d/min减少为6d/min;且CMSs与MWNTs具有协同阻燃效应,当两者的质量比为1∶2时,CMSs/MWNTs/PET的LOI为27.3%,且其熔滴数仅为4d/min;三者的垂直燃烧级别都由原PET的V-2级上升为V-0级,热稳定性都有所提高,但力学性能都有一定程度的下降。

纳米抗菌剂/羊毛纤维复合新方法

运用紫外光辐射的方法对超细羊毛纤维表面进行刻蚀、糙化,并在其表面接枝载银纳米SiO2抗菌剂制备抗菌羊毛纤维。通过SEM、IR等,对其物理性能进行了表征;同时测试了其抗菌和耐洗涤性能。结果表明,制备的抗菌羊毛纤维表面形成了约200 nm的抗菌层,羊毛纤维与纳米抗菌剂以价键形式结合而非单纯的物理吸附,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率达96%以上,经20次以上洗涤,抗菌率仍能达到90%以上。

室温磷光材料二(2-苯基吡啶)(2-(2-吡啶)苯并咪唑)合铱(III)的合成及光电特性

以2-苯基吡啶(ppy)为主配体,2-(2-吡啶)苯并咪唑(pybiH)为辅助配体合成了一种室温蓝绿色磷光发射材料二(2-苯基吡啶)(2-(2-吡啶)苯并咪唑)合铱(III)((ppy)2Ir(pybi)),通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱、核磁共振氢谱(1HNMR)、质谱(MS)、元素分析对其结构进行了表征.利用紫外-可见吸收光谱、荧光激发和发射光谱、循环伏安曲线,结合含时密度泛函理论(TD-DFT)模拟计算研究了(ppy)2Ir(pybi)的光物理特性及能级结构,并研究了其电致发光性能.(ppy)2Ir(pybi)的紫外吸收峰分别位于250,295,346和442nm,与理论模拟计算吻合得很好;(ppy)2Ir(pybi)为蓝绿光发射,发光峰分别位于495和518nm;(ppy)2Ir(pybi)的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)能级分别为-6.11和-3.43eV,光学带隙为2.68eV;以(ppy)2Ir(pybi)为掺杂剂,4,4-N,N-二咔唑基联苯(CBP)为主体材料,制备电致磷光器件,电致发射峰位于508nm,最大亮度为8451cd·m-2,最大电流效率为17.6cd·A-1.这些研究为(ppy)2Ir(pybi)在有机电致发光领域的应用提供实验依据.

银/碳微球复合材料的制备和表征

用强酸和二氯化锡对化学气相沉积法制备的碳微球(CMSs)进行活化之后,在含活化CMSs的悬浮液中顺序加入聚乙烯砒咯烷酮、硝酸银及水合肼,在加热条件下制备了银纳米颗粒/CMSs复合物。研究了反应过程中硝酸银溶液和水合肼溶液的用量对产物形貌的影响。用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪表征了产物的形貌和结构特征。结果表明:经过混酸及二氯化锡处理的CMSs在乙醇溶液中与硝酸银、水合肼在加热条件下反应,可以在其表面沉积尺寸较小、分布均匀的银纳米颗粒。

葡萄糖水热碳化制备表面分子印迹基质材料多孔碳微球

以葡萄糖晶体为原料，采用低温水热法和退火处理制得多孔碳微球。利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、X-射线衍射仪、热重分析仪和孔径分析仪对所制备的碳微球进行表征。结果表明：通过调节低温水热反应中反应物浓度、反应时间、反应温度等参数，在葡萄糖溶液浓度0．3mol/L、温度180℃、时间14h时，得到粒径尺寸均一、表面光滑、形貌规整并且具有一定溶剂分散性的碳微球；退火后碳微球的尺寸均匀介于100-700nm之间，孔径集中分布在1．2-1．8nm之间，比表面积为502．6m^2/g，表面具有羟基、羰基、羧基等含氧官能团。此多孔碳微球有望在表面分子印迹聚合物的制备过程中省去表面氧化的步骤，提高进一步接枝的反应活性，解决在表面分子印迹过程中修饰过程复杂的问题。