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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 共轭聚合物辅助晶界钝化实现高效倒置平面钙钛矿太阳能电池

    摘要： 卤化铅钙钛矿薄膜中的晶界会因缺陷介导的离子迁移，在光照条件下导致复合损耗增加和器件稳定性下降。本研究通过全面表征钙钛矿薄膜特性及反式平面钙钛矿太阳能电池（PSCs）性能，探究了共轭聚合物添加剂聚双噻吩酰亚胺（PBTI）在反溶剂处理步骤中的作用。发现PBTI能嵌入晶界，从而提升钙钛矿薄膜结晶度并减少缺陷。PBTI成功钝化缺陷后，复合损耗降低，功率转换效率（PCE）随之提高。此外，其还增强了光致发光稳定性及光照条件下的PSC稳定性——这归因于离子迁移的减少。最优器件PCE达20.67%，显著高于未添加PBTI的对照器件（18.89%）；在1倍太阳光照下经过600小时，最优器件仍保持初始效率的70%以上，而对照器件仅剩56%。

    关键词： 卤化铅钙钛矿、共轭聚合物、晶界钝化、氧化镍

    更新于2025-11-20 15:33:11

  • DH6T浓度对P3HT与DH6T共混物制备的光导体性能的影响

    摘要： 研究了共轭聚合物（CP）聚（3-己基噻吩）（P3HT）与小分子（SM）α,ω-二己基六噻吩（DH6T）共混体系中，DH6T浓度对所制备光导体势垒电位降低及光电响应改善的影响。通过基于Fowler-Nordheim（FN）隧穿模型的I-V特性分析，估算了Au/P3HT:DH6T/Au器件结构中Au（顶部）/P3HT:DH6T界面处的势垒电位。与纯聚合物器件相比，添加少量DH6T后器件的势垒电位降低，这归因于与小分子共混后聚合物链有序度和形貌的改善。通过光致发光光谱、吸收光谱和XRD数据进一步证实了聚合物链有序度的变化。随后发现，仅当小分子浓度达到特定值（本研究中为25%）时，聚合物链有序度才会提高，从而降低势垒电位并改善器件的光电响应。最后观察到，CP与SM的优化共混可有效减少顶部接触构型中金向CP基体渗透的影响，从而降低载流子注入势垒——该势垒在底部接触构型中通常较低。这些研究对于开发光导体和光敏顶部接触有机场效应晶体管（OFETs）具有重要价值。

    关键词： 势垒电位，小分子，光导体，共轭聚合物

    更新于2025-11-19 16:56:35

  • 高拉伸性聚合物半导体薄膜中的多尺度有序结构

    摘要： 可拉伸半导体聚合物作为实现类皮肤可穿戴电子器件的关键组件已被开发出来，但其电学性能必须提升才能支持更先进的功能。在此，我们报道了一种溶液加工方法，该方法可实现可拉伸半导体中共轭聚合物的多尺度有序排列与定向，从而显著提高其载流子迁移率。通过使用带有图案化微沟槽涂布刀片的溶液剪切技术，沿电荷传输方向实现了共轭聚合物纳米结构的宏观尺度定向排列。同时，纳米尺度的空间限域作用使分子链构象定向排列并促进短程π-π有序排列，大幅降低了载流子传输的能量势垒。结果表明，可拉伸共轭聚合物薄膜的迁移率最高提升了三倍，并且在高达100%的应变下仍能保持该性能。如米级薄膜的卷对卷涂布所展示的，该方法还可为大面积制造可拉伸半导体薄膜奠定基础。

    关键词： 载流子迁移率、共轭聚合物、溶液剪切、可拉伸半导体、卷对卷涂布、多尺度有序化

    更新于2025-11-19 16:56:35

  • 共轭螺旋聚合物：端基控制与偶联反应

    摘要： 通过Sonogashira-Hagihara偶联反应，分别以预聚物1与N-α-叔丁氧羰基-3,5-二碘-4-羟基-D-苯基甘氨酸己酰胺（4）及对二乙炔基苯（5）反应，合成了末端带有碘基和乙炔基的螺旋状聚苯乙炔衍生物2和3。聚合物2经Sonogashira-Hagihara偶联反应分别与1,6-二乙炔基芘（a）和4,4'-二乙炔基联苯（b）反应，得到相应聚合物2a和2b；另通过Mizoroki-Heck偶联反应使聚合物2与二苯基(对乙烯基苯基)膦（e）反应制得聚合物2e，其膦基团引入经31P NMR光谱确认。类似地，聚合物3与1,4-二溴萘（c）及9,10-二溴蒽（d）进行聚合，但未观察到聚合物3c和3d形成的明确证据。圆二色谱分析表明，所有聚合物在氯仿中均呈现以单一手性螺旋构象为主的折叠结构，且其光致发光性能随功能基团引入而变化。

    关键词： 螺旋聚合物，遥爪聚合物，偶联反应，共轭聚合物

    更新于2025-11-19 16:46:39

  • 通过区域选择性C-H官能化过程，由1,4-双(3-甲基吡啶-2-基)苯与芳基二溴化物缩聚合成π-共轭聚芳烃

    摘要： 基于钌催化下含3-甲基吡啶-2-基取代基苯环的区域选择性直接双芳基化反应合成1-芳基-2-(3-甲基吡啶-2-基)苯衍生物，本文报道了具有2,5-双(3-甲基吡啶-2-基)取代基的聚对苯撑衍生物的制备方法。在1-甲基-2-吡咯烷酮溶剂中，以[RuCl2(η6-C6H6)]2（5 mol%）为催化剂，120°C反应24小时，使1,4-双(3-甲基吡啶-2-基)苯与溴苯（2当量）反应，以99%收率单一生成1,4-双(3-甲基吡啶-2-基)-2,5-二苯基苯，未检测到2,6-二苯基化或进一步芳基化产物。该区域选择性双芳基化过程随后被应用于π-共轭聚合物的合成，使用的芳基二溴化物包括1,4-二溴苯、2,7-二溴-9,9-二己基芴和2,5-二溴噻吩。例如使用1,4-二溴苯获得收率73%的聚合物，其数均分子量(Mn)为3300，多分散指数(Mw/Mn)为1.51。与模型化合物1,4-双(3-甲基吡啶-2-基)-2,5-二苯基苯相比，紫外-可见吸收光谱的红移表明π-共轭体系得到延伸。该聚合物在紫外光照射下还显示出蓝色荧光。

    关键词： C-H官能化，直接双芳基化，聚亚芳基，π-共轭聚合物

    更新于2025-11-19 16:46:39

  • 基于共轭聚合物络合的Ti、V和Zn金属氧化物在可见光催化下的含时密度泛函理论与实验研究

    摘要： 密度泛函理论（DFT）与含时（TD）-DFT研究表明，通过将过渡金属氧化物（TMOs，包括Ti、V和Zn的氧化物）与共轭聚合物聚噻吩（PTh）复合，可显著改变其光学性质。采用化学氧化聚合法合成了TMO纳米结构及其聚合物复合物。通过红外光谱（IR）、X射线衍射图谱（XRD）、高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）和场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）等形貌分析手段，证实了TMO表面包覆PTh及样品的纳米级特性。研究发现所制备样品具有可见光驱动光催化活性?；赑Th与TMO前沿轨道的相对排布解释了复合物的敏化机制，并根据电子特性判定PTh对三种金属氧化物均为高效光敏剂。由于PTh的最高占据分子轨道（HOMO）恰好位于三种TMO带隙之间，促进了电子从给体（PTh）向受体（TMO）的转移。吸收光谱的显著红移及Tauc图计算得出的光学带隙减小，证实复合物较裸材料带隙明显降低。等电子密度图表明PTh-TMO复合物为给体-受体体系，分子间电荷转移量则量化了电子从PTh（给体）向TMOs（受体）的转移过程。

    关键词： 共轭聚合物、TD-DFT、可见光、金属氧化物、DFT、光催化、聚噻吩、带隙调控

    更新于2025-11-14 17:04:02

  • PTB7聚合物在中观尺度下结构有序化的实验与理论研究

    摘要： 我们基于光电和电学测量（包括：紫外-可见吸收、光致发光、表面光伏测量、线性递增电压电荷提取以及能量分辨电化学阻抗谱）的广泛研究揭示了聚{4,8-双[(2-乙基己基)氧基]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-2,6-二基}{3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基}(PTB7)薄膜中链内与链间相互作用形成的厚度基础作用。研究表明，PTB7薄膜最终的光电和电子特性由从纳米到亚微米尺度的结构有序化发展过程所主导。聚合物链的有序排列以及J-聚集体与H-聚集体形成之间的竞争，导致发光、激子扩散长度、传输带隙和缺陷浓度呈现非线性依赖关系。理论分析表明，这些现象的驱动力与薄膜干燥模式的厚度阈值依赖性相关——该过程可能伴随或不伴随成膜表面聚合物表皮的形成。

    关键词： 低带隙、厚度依赖性、共轭聚合物

    更新于2025-10-22 19:40:53

  • 基于氧化化学气相沉积（oCVD）法合成导电聚合物及相关共轭有机材料的器件制备

    摘要： 导电聚合物（CPs）兼具电子导电性、光学透明性与机械柔韧性，能与轻质基底良好兼容。这些特性使其在电子器件、光电器件、电化学器件、光化学器件以及储能与能量采集装置等众多领域展现出广阔应用前景。高质量导电聚合物薄膜的大规模制备在多个工业领域具有重要需求。化学气相沉积（CVD）技术通过卷对卷工艺，为导电聚合物在大规模薄膜应用中的规模化生产与商业化提供了可行方案。该技术凭借其独特优势组合——包括形成共形涂层、低温加工、无溶剂合成、生长均匀性、机械柔性薄膜、工业级可扩展性及基底普适性——成为制备导电聚合物的通用沉积技术。本综述重点聚焦氧化CVD技术在导电聚合物及相关共轭聚合物制备中的应用，尤其强调其在器件领域的实际应用价值。

    关键词： 导电聚合物（CPs）、氧化化学气相沉积（oCVD）、共轭聚合物

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 调控共轭微孔聚合物中的电荷转移以实现光催化产氢

    摘要： 供体-受体型共轭微孔聚合物的带隙工程是提升太阳能收集效率以实现光化学水分解的潜在途径。本文报道了一系列供体-受体型CMPs（四苯基乙烯(TPE)=供体，9-芴酮(F)=受体）F0.1CMP、F0.5CMP和F2.0CMP的设计与合成，这些材料具有可调谐的带隙及从水中催化产氢的光催化性能。该类供体-受体CMPs在可见光区（λmax=480 nm）呈现分子内电荷转移(ICT)吸收，通过增加9-芴酮含量可将其带隙精细调控至2.1-2.8 eV范围。值得注意的是，荧光寿命衰减分析证实：这些聚合物还表现出电荷转移发射（540-580 nm范围），其能量源自未参与电荷转移作用的其他TPE链段。随着9-芴酮含量增加，聚合物发光颜色可从绿色调变至红色。与不含芴酮的聚合物(F0.0CMP)相比，供体-受体型CMPs（F0.1CMP、F0.5CMP和F2.0CMP）的光催化活性显著增强，这主要归因于其优异的可见光吸收能力和低带隙特性。其中带隙最优（2.3 eV）的F0.5CMP在可见光照射下展现出最高的氢气析出效率。此外，所有聚合物均表现出优异的有机溶剂分散性，且易于加工成固体薄膜。

    关键词： 可见光吸收、共轭聚合物、光催化、电荷转移、能量转移

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 具有电子输出"触手"的共轭供体-受体聚合物光催化剂用于高效产氢

    摘要： 共轭聚合物（CPs）的可调结构和多功能特性使其成为光催化水分解的可行分子平台。通常，聚合物光催化剂的结构设计侧重于调节其光学带隙结构或电荷分离能力，而电子输出能力在光催化过程中的重要性常被忽视。本研究通过向聚合物主链引入电子输出"触手"位点——二苯并噻吩-S,S-二氧化物（FSO）单元，展示了一种分子工程策略，构建了一系列供体-受体型共轭聚合物光催化剂以实现高效产氢。该策略不仅优化了光吸收能力和激子分离效率，还赋予了材料优异的电子输出性能。详细的DFT计算进一步从理论上证实了FSO单元作为电子输出"触手"位点的关键作用。

    关键词： 共轭聚合物、电子输出"触手"、人工光合作用、析氢反应、光催化

    更新于2025-09-23 15:23:52