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纳米粒子/聚合物复合材料光电性质研究

作　者: 翟飞
导　师: 孙海珠
学　校: 东北师范大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: CdTe PPV Au 水相 太阳能电池
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


将具有一定功能的纳米粒子与聚合物复合是改善纳米粒子和聚合物性能的重要途径，但是设计和合成具有特定性质的纳米复合材料依然很具有挑战性。这种纳米复合材料的一个局限性是纳米粒子表面配体会阻碍电子转移，因而如何降低甚至消除表面配体对复合材料导电性的影响是一个值得研究的课题。聚苯乙炔（Poly(phenylene vinylene)，PPV）是一种典型的导电共轭聚合物，由于其刚性结构使之极为稳定，难溶难熔，因此针对PPV类聚合物与纳米粒子的直接复合十分困难。由于聚苯乙炔前驱体聚合物（PPVpre）性质的多样性，可以将纳米粒子先与前驱体作用，然后通过热转换得到纳米粒子与PPV纳米复合材料。CdTe纳米晶和Au纳米粒子是两种典型的无机纳米材料，将其独特的性能与PPV聚合物的性质相结合，可以获得具有特殊性能的复合材料。本论文通过原位合成和水相合成分别把Au纳米粒子和水相CdTe纳米晶与PPVpre复合后通过热转换形成纳米粒子/PPV复合物，减弱了表面配体对复合材料载流子传输的限制，具体工作包括：（1）通过原位合成的方法，在Au纳米粒子形成的同时实现PPV前驱体的聚合，在不引入有机配体的前提下形成了稳定的复合物。红外和拉曼光谱结果表明，因为没有配体稳定Au纳米粒子，所以Au与PPV之间直接以配位作用结合，使Au纳米粒子能够稳定存在，并导致复合物的荧光寿命比纯PPV要长。该复合物表现出良好的光电响应性能，使之在光电转换器件如太阳能电池领域具有潜在应用。（2）CdTe纳米晶由于表面带负电荷，可以通过静电作用与PPVpre单体锍盐相结合，通过聚合获得CdTe纳米晶/PPVpre复合材料。通过紫外和荧光光谱研究不同投料比对复合物性质的影响，系统研究CdTe纳米晶粒径和配体对复合物发光性质的影响。然后通过热转换过程将CdTe纳米晶表面配体除去从而避免有机配体对光电转换过程的影响。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章 引言  8-26
  1.1 共轭导电聚合物  8-13
    1.1.1 导电聚合物简介  8-9
    1.1.2 导电聚合物的类型  9
    1.1.3 PPV  9-11
    1.1.4 P3HT  11-12
    1.1.5 PPy  12-13
  1.2 纳米粒子简介  13-17
    1.2.1 水相 CdTe 纳米晶  14-15
    1.2.2 金纳米粒子  15-17
  1.3 纳米粒子-聚合物复合材料简介  17
  1.4 纳米粒子-聚合物复合材料合成方法  17-22
    1.4.1 在聚合物介质中原位合成纳米粒子  18-19
    1.4.2 聚合物与纳米粒子复合  19-22
  1.5 纳米粒子/聚合物复合材料应用  22-24
  1.6 本论文的研究目的、内容和意义  24-26
第二章 实验药品和仪器  26-27
  2.1 实验药品  26
  2.2 实验仪器  26-27
第三章 Au 纳米粒子/PPV 复合材料制备及其光电转换性能研究  27-40
  3.1 前言  27
  3.2 实验试剂  27-28
  3.3 测试仪器  28
  3.4 实验部分  28-29
    3.4.1 PPVpre 单体双锍盐制备  28
    3.4.2 PPVpre 制备  28-29
    3.4.3 AuNPs/PPVpre 的制备  29
  3.5 结果和讨论  29-39
    3.5.1 原位法制备 Au NPs/PPVpre 反应过程  29-31
    3.5.2 紫外可见吸收光谱分析  31-32
    3.5.3 透射电镜分析  32-34
    3.5.4 红外光谱分析  34-35
    3.5.5 拉曼光谱分析  35-36
    3.5.6 荧光寿命分析  36-37
    3.5.7 原子力显微镜图像分析  37-38
    3.5.8 太阳能电池器件  38-39
  3.6 本章小结  39-40
第四章 CdTe 纳米晶/PPV 复合材料的制备与表征  40-52
  4.1 前言  40
  4.2 实验试剂  40
  4.3 测试仪器  40-41
  4.4 实验部分  41-43
    4.4.1 碲氢化钠溶液的制备  41
    4.4.2 CdTe-TGA 纳米晶制备  41
    4.4.3 PPVpre 单体双锍盐制备（把前面改过的复制过来）  41-42
    4.4.4 PPVpre 制备（把前面改过的复制过来）  42
    4.4.5 CdTe-TGA-PPVpre 复合物制备  42-43
  4.5 结果和讨论  43-51
    4.5.1 水相合成 CdTe-TGA-PPVpre 过程  43
    4.5.2 表面电势测定  43-44
    4.5.3 CdTe-TGA-PPVpre 复合物荧光光谱分析  44-47
    4.5.4 CdTe-TGA-PPVpre 复合物透射电镜分析  47
    4.5.5 不同粒径 CdTe-TGA 粒子复合物  47-48
    4.5.6 CdTe-MPA-PPVpre 紫外荧光光谱分析  48-51
  4.6 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-59
硕士期间公开发表的论文  59-60
致谢  60

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的化学性质
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