对电极涂覆AgNWs对聚3-(2-羟乙基)噻吩变色性能的影响

为提高聚噻吩类衍生物电致变色器件的响应速度和循环稳定性,采用电化学聚合法制备聚3-(2-羟乙基)噻吩(P3TE)薄膜,同时将银纳米线(AgNWs)分散液滴涂到ITO玻璃上制得AgNWs导电薄膜,分别以ITO玻璃上的P3TE和AgNWs薄膜为工作电极和对电极,与凝胶电解质一起组装成电致变色器件。采用多种分析方法对薄膜的组成、结构、透过率和形貌以及器件性能进行表征。研究结果表明,AgNWs/ITO在波长589 nm处的透过率较高(达到80%),对器件的透过率影响不大;与单一P3TE薄膜器件相比,对电极涂覆AgNWs的P3TE器件响应时间明显缩短(着色和褪色时间分别为5.94 s和0.68 s),且循环稳定性得到改善。     

纳米氧化钼薄膜的水热生长、器件制备及其电致变色性能

以金属钼粉为原料制备的过氧钼酸为前驱体溶液,直接在导电玻璃表面水热生长纳米氧化钼薄膜,并组装成电致变色器件,研究了器件的电致变色性能。研究表明:180?C下以过氧钼酸为前驱体溶液水热反应12 h可以得到均匀的薄膜,薄膜由厚约100～150 nm的纳米块组成;在波长720 nm处透过率调制幅度最大,达到13.3%;器件变色较快,其着色时间为3.5 s,褪色时间为2.9 s。     

琼脂基凝胶电解质的制备及其在电致变色器件中的应用

为制备基于琼脂凝胶电解质的电致变色器件,以琼脂作为基体,双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)为电解质盐,碳酸丙烯酯(PC)为增塑剂,去离子水为溶剂,加热搅拌先制得电解质溶液。采用电沉积法制备普鲁士蓝(PB)薄膜并组装电致变色器件。将配制好的电解质溶液注入电致变色器件中,电解质溶液在冷却后直接在器件中变为凝胶,得到基于琼脂凝胶电解质的电致变色器件。研究了器件的电致变色性能,结果表明,器件在波长580 nm处透过率调制幅度达39.9%,器件的着色响应时间为16.2 s,褪色响应时间为15.2 s,表现出较快的响应速度。     

聚吡咯/二氧化钛复合氨敏薄膜的制备及特性研究

采用静电力自组装和原位化学氧化聚合相结合的方法制备了聚吡咯/纳米二氧化钛(PPy/TiO_2)复合薄膜,并进行了表面电阻测试及紫外-可见光谱分析、原子力显微镜分析．利用平面叉指电极结构制备了PPy和PPy/TiO_2薄膜气体传感器,研究了其在常温下对有毒气体NH_3的敏感性．结果表明,相同条件下PPy/TiO_2复合薄膜传感器的响应/恢复时间均优于PPy薄膜传感器．同时测试了PPy/TiO_2复合薄膜传感器的湿度特性和稳定性．     

聚(3,4-二溴噻吩)及其电致变色器件的制备与性能研究

以3,4-二溴噻吩作为单体,以三氟化硼乙醚溶液(BFEE)为电解质溶液,通过电化学聚合得到聚(3,4-二溴噻吩)[Poly(3,4-dibromothiophene),PDBrTh],其能够显示亮红色和蓝色之间的可逆变化,并研究了PDBrTh薄膜的电致变色性能,其最快响应时间可以达到1.21 s,循环寿命达到1 800圈.以此薄膜作为电致变色层,制成的全固态PDBrTh基电致变色器件能够实现红色/蓝色的可逆变化,对于丰富电致变色器件的颜色具有重要意义.     

可溶性聚吡咯复合导电薄膜（PPY／PMMA）的研制

通过化学氧化法，在聚甲基丙烯酸甲酯的乙酸乙酯溶液中，实施吡咯的原位聚合反应，生成可溶性的聚吡咯-聚甲基丙烯酸甲酯基体的复合溶液体系，利用溶剂挥发的方法，可以制得有良好力学性能的聚吡咯-聚甲基丙烯酸甲酯基体的复合薄膜，用四电极法测定导电率，在吡咯的含量达到30%时，复合薄膜的导电率达到最大值，达3S/m；该薄膜在空气中有良好的稳定性，并对影响聚合反应的诸因素（温度、时间、基体含量进行试验研究。     

交流电频率范围变化对电化学合成的聚吡咯薄膜电致变色性能的影响

采用电化学阻抗谱法, 以吡咯和对甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid, p-TSA) 为原料配制反应溶液, 以掺氟SnO₂ 透明导电玻璃为基底, 简单而有效地一步合成聚吡咯(polypyrrole, PPy) 薄膜。研究了电化学合成中交流电频 率范围的变化对所制备的聚吡咯薄膜的结构和电致变色性能的影响。结果表明, 在初始电位0.7 V, 施加±100 mV正弦波的基础上, 交流电频率范围的变化改变了PPy 薄膜颗粒的分布形态, 频率范围变化越宽, 薄膜颗粒越小, 尺度接近于纳米级。当交流电频率范围在10^-1~10³ Hz 时, 制备的PPy 薄膜的电致变色性能最佳, 其800 nm 光波处的光调制幅度达到65.4%, 该薄膜还具有较快的电致变色响应, 着色和褪色开关时间分别为5 s 和6.5 s, 且其着色效率达到137.4 cm²·C^-1, 100 次电致变色循环后的光调制幅度保留率可达65.7%。     

MoO3 薄膜的MoS2 氧化法制备、器件组装 及其电致变色性能

以MoS_2为原料,通过超声波辅助液相剥离块体MoS_2,得到了MoS_2纳米片。将其分散于乙醇中,然后旋涂至氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃上,煅烧后得到MoO_3薄膜,并组装成电致变色器件,研究了器件的电致变色性能。结果表明,所制备出的MoO_3纳米片的厚度约为50～60 nm,所制备的电致变色器件在580 nm波长处,透过率调制幅度达到最大值16.2%,器件的着色时间为3.0 s,褪色时间为9.2 s。     

全固态电致变色玻璃的光透过率研究

用sol-gel方法,以钨粉和H2O2为主要原料,通过聚乙二醇和碳酸丙烯酯掺杂,制备出WO3电致变色薄膜.用此种薄膜组装成全固态电致变色玻璃器件,对玻璃器件进行着色-褪色过程的光透过率测试.结果表明：掺杂制备的WO3电致变色薄膜性能要优于未掺杂的薄膜,碳酸丙烯酯掺杂制备的薄膜变色性能较好;此外,还从WO3电致变色薄膜的变色机理和离子传输过程对玻璃的光透过率进行了一定的讨论.     

聚吡咯薄膜的制备及其氨气敏感特性的研究

运用聚电解质自组装膜对基片表面进行化学改性,通过原位聚合法及自组装方法在基片表面沉积聚吡咯薄膜,利用紫外可见分光光度计(UV-Vis)和原子力显微镜(AFM)对聚吡咯薄膜进行了分析表征。采用平面叉指电极制备了PPy薄膜气体传感器,研究了其在常温下对有毒气体NH3的敏感性及对-30℃~+60℃温度范围内、5.9% R.H~59.6% R.H范围内的湿度其敏感特性的变化,讨论了薄膜沉积时间对气敏特性的影响。结果表明,该传感器对浓度为0~141 ppm的NH3具有较高的灵敏度,对氨气的响应及恢复特性也很好,当沉积时间为20 min时,该传感器的NH3敏感特性最好。     

三氧化钼纳米带自组装柔性薄膜超级电容器的制备及其性能研究

采用单质钼为钼源,水热合成了具有高长径比的三氧化钼(MoO_3)纳米带,并通过减压抽滤制备了MoO_3纳米带自组装柔性薄膜。对MoO_3纳米带的形貌和结构进行了表征,采用三电极体系研究了MoO_3纳米带的电化学电容行为,考察了MoO_3纳米带自组装柔性薄膜直接作为电极组装柔性薄膜电容的性能。实验结果表明,MoO_3纳米带的长度为6～10μm,宽度为100～300 nm,厚度为7～10 nm,MoO_3纳米带自组装薄膜显示了很高的柔性,在100 mV/s的扫描速率下面积比电容为340 mF/cm~2。以此组装的柔性薄膜电容在5 mA/cm~2的电流密度下,2 000圈循环后电容保持率可达80%。     

铁氰化镍电致变色器件的制备与性能研究

由于具备氧化还原的可逆性及氧化还原过程中伴随不同的颜色变化,普鲁士蓝及其类似物在电致变色领域引起了广泛的关注。因此,采用一种简单高效的直接沉淀法制备出纳米铁氰化镍粉体,并通过旋涂法制备了铁氰化镍薄膜。为了得到更均匀牢固的薄膜,在悬涂液中加入3,4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物(PEDOT:PSS)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP),研究了不同聚合物对成膜均匀性及其电致变色性能的影响。将薄膜组装成器件,考察了透过率和响应时间等电致变色性能。结果表明:所制备的铁氰化镍粉末达到了纳米级别,在400nm波长时,基于铁氰化镍PEDOT:PSS复合材料薄膜和基于铁氰化镍PVP复合材料薄膜两种器件的调制幅度达到最大值,分别为15%和12%,前者的着色时间和褪色时间分别为4和21s;后者的着色时间和褪色时间分别为51和36s。     

静电自组装法制备SiO2光学增透膜

为了进一步提高低折射率光学器件的可见光透过率,用静电自组装(ESAM)法在玻璃基片(折射率1.45)表面组装了多孔SiO2增透膜。以NH3·H2O催化和HCl与NH3·H2O分步催化分别制备了胶粒带负电荷的SiO2溶胶。用带正电荷的聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)溶液与SiO2溶胶组装了PDDA/SiO2复合薄膜。然后进行热处理,制备了多孔SiO2薄膜。结果显示,经520℃热处理后,两种薄膜可见光峰值透过率增加,峰值波长由560nm向短波移到520nm,耐机械擦伤强度增大。NH3·H2O催化制备的薄膜透过率相对较高,峰值由98.2%达到99.2%,但耐刮伤能力相对较差。     

偶氮染料掺杂聚吡咯纳米/微米结构材料的制备

采用软模板自组装的方法,使用偶氮染料甲基橙为掺杂剂,以及不同的氧化剂三氯化铁、过硫酸铵(APS)制备出具有纳米/微米结构的聚吡咯材料;同时,采用了其他不同的偶氮染料金橙Ⅳ、橙黄G和偶氮荧光桃红成功合成出其他纳米/微米结构材料聚吡咯.利用傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、四探针电阻率测试仪对材料进行表征.结果表明甲基橙分子高度掺杂在聚吡咯分子链中,改变了聚吡咯分子的共轭结构,使其产生了缺陷,从而能够增加聚吡咯的导电性能;用甲基橙为掺杂剂合成的聚吡咯都成一维管状,说明甲基橙掺杂剂在反应中起到了纤维状胶束模板的作用;其他偶氮染料金橙Ⅳ、橙黄G和偶氮荧光桃红为掺杂剂时没有形成聚吡咯纳米管状结构;金橙Ⅳ体系合成的聚吡咯电导率最高.     

基于敏化作用近红外响应有机场效应晶体管的研究

近红外响应有机场效应晶体管(NIR OFETs)在健康监控、疾病诊断方面拥有巨大的潜力。能实现近红外响应的有机场效应晶体管要求有机半导体层具有高迁移率以及强近红外吸收性能,但是兼具这2种属性的有机半导体材料较少,发掘现有材料自身潜力、探索新的制备工艺以实现器件性能的提高是一个很好的解决方法。笔者借鉴染料敏化太阳能电池中"敏化"的概念,用聚(2,5-双(3-十四烷基噻吩-2-基)噻吩并[3,2-b]噻吩)(PBTTT)薄膜作为电荷传输层,噻吩稠合的吡咯并吡咯二酮和噻吩的共聚物(P1)和[6,6]-苯基-C71-丁酸异甲酯(PC_(71)BM)共混溶液制成的薄膜为红外吸收层,再通过真空热贴合(层压)的方式,成功制备了NIR OFETs的活性层。结果显示,层压器件较好地保留了2种材料各自的特性,在光强为52.7μW/cm~2的微弱的近红外光(λ=850nm)照射下、沟道长度为40μm时,迁移率为0.007 8cm~2/(Vs),开关比为31 739,光暗电流比为113.49,光响应度为0.12A/W。     

BiFeO_3薄膜的图案化制备及性能研究

采用短波紫外光照射仪（λ=184.9nm）作为光刻设备,在光掩膜的覆盖下,将沉积在（111）Si基板上的十八烷基三氯硅烷（OTS）自组装单分子层（SAMs）进行刻蚀形成图案,并结合溶胶-凝胶法在功能化的OTS-SAMs表面制备图案化BiFeO3薄膜,并对BiFeO3薄膜性能进行研究.结果表明,所得图案化BiFeO3薄膜为六方扭曲的钙钛矿结构,图案边缘轮廓清晰,宽度在200μm左右;在最大测试电场为385kV/cm下,所得电滞回线有较好的对称性和饱和性,剩余极化强度为0.17μC/cm2,饱和极化强度为3.8μC/cm2,矫顽场强为19kV/cm.在1kHz～1MHz的频率范围内,介电常数随频率增加逐渐减小,介电损耗较小.     

TiO_2/PPy复合导电微球的制备

采用溶剂热法制备TiO2微球,在其表面通过原位化学氧化聚合法制备聚吡咯(PPy)从而获得TiO2/PPy复合导电微球,分别使用FTIR、XRD、SEM以及四探针电阻仪对其进行表征。结果表明TiO2为锐钛矿型,微球尺寸均匀,直径约1.5μm,分散性良好;原位聚合的PPy呈球形附着于TiO2表面。随着吡咯(Py)与TiO2摩尔比的增加,TiO2/PPy复合导电微球的电阻率先急剧减小,而后当Py与TiO2的摩尔比大于2时,电阻率基本不变,约为0.161Ω·cm。所制备的复合导电微球可用于静电防护、精密仪器电磁屏蔽等领域。     

聚吡咯/硫复合材料的制备及性能

为了抑制穿梭效应,提高锂硫电池的电化学性能,采用一步法制备聚吡咯/硫的复合材料。以过硫酸铵作为氧化剂、乙醇作为分散剂,用化学氧化聚合法制备导电聚吡咯的同时,原位沉积包覆硫,研究过硫酸铵和吡咯单体以不同氧化比反应制备聚吡咯/硫复合材料,并用SEM和TEM测试观察材料的形貌,用恒流充放电测试材料的电化学性能。结果表明:当过硫酸铵与吡咯以1∶1复合时,得到的聚吡咯/硫复合材料有较好的形貌;组装的电池在0.1 C的恒电流充放电测试下,初始放电比容量可以达到943.3 m A·h/g,循环20圈后,放电比容量仍然保持在747.9 mA·h/g,并且每圈的库伦效率都大于97%,表现出了较好的充放电性能和循环稳定性。     

掺杂剂对聚苯胺/二氧化钛复合薄膜氨敏特性的影响

室温条件下,采用平面叉指电极式器件,运用原位化学氧化聚合和静电力自组装相结合的方法分别制备了盐酸掺杂和对甲苯磺酸掺杂聚苯胺/纳米二氧化钛(PANI/TiO2)复合薄膜气体传感器,并通过电子扫描显微镜(SEM)对薄膜进行了分析表征,研究了其在常温下对NH3气的敏感特性。实验结果表明,盐酸掺杂PANI/TiO2复合薄膜较对甲苯磺酸掺杂PANI/TiO2薄膜具有更好的灵敏度和响应恢复特性以及更好的稳定性。该研究有助于开发低功耗、高灵敏度的NH3气体传感器。     

甲基橙掺杂聚吡咯纳米管的合成及其性能

通过化学氧化法,以Fe(NO3)3为氧化剂,甲基橙(MO)为掺杂剂合成了聚吡咯纳米空心管.通过FT-IR、SEM、TEM和电导率测试等研究了氧化剂和掺杂剂等对聚吡咯形貌结构和电导率的影响;并将聚吡咯纳米管涂覆在工作电极表面制作而成的修饰电极经循环伏安法测试表明具有良好的氧化还原可逆性.