染料增感AgBr乳剂的光电子衰减动力学研究

本工作利用微波吸收薄膜介电谱测量技术,测量了菁染料光谱增感后的AgBr晶体乳剂在脉冲激光曝光后产生的光电子衰减时间特性,分析了不同类型的染料及其增感条件对材料光电子时间特性的影响关系.通过比较增感后的T 颗粒乳剂和立方体乳剂的光电子衰减特性,实验验证了吸附在T 颗粒(111)晶面上的染料比吸附在立方体(100)晶面上的染料更有效、更有助于形成潜影的论据.     

钙离子对卤化银乳剂化学增感和光谱增感的影响

本文通过控制乳剂中一系列不同的钙离子浓度(4.0～80×10^-3mol Ca²⁺/mol AgX),研究了化学增感时间对钙离子浓度的依赖性,测定了相应的感光特性,结果表明,乳剂中的钙离子在不影响最佳感光度的前提下,可有效地抑制灰雾并延缓化学增感过程,延长化学成熟时间。 经感红染料光谱增感后,测定了染料的相对增感倍率,本征及感红光谱感光度,研究了它们对轧剂中钙离子浓度的依赖关系。以卤化银乳剂对染料的吸附,对光的吸收以及Dember效应的实验结果为佐证,说明钙离子在光谱增感的电子转移过程中,起着电子陷阱的作用,从而抑制感红感光度的增感;与此同时,钙离子又抑制染料对本征感光度的减感,这可能是由于钙离子的存在阻碍了染料正空穴对卤化银本征潜影的氧化,从而保护了部分潜影免受染料正空穴的袭击。     

五甲川菁染料敏化p-NiO纳米结构电极的光电化学

研究了NiO纳米结构电极及五甲川菁染料敏化NiO纳米结构电极的光电化学行为。结果表明,NiO纳米结构电极在光照下产生阴极光电流,为p-型半导体,其禁带宽度为2.8eV,使用五甲川菁染料敏化可以显著地提高NiO纳米结构电极的阴极光电流,使NiO纳米结构电极吸收波长红移至可见光区,光电转换效率得到明显改善。研究了OTE/TiO~2/Ru(bpy)~2(SCN)~2和OTE/NiO/PMC作为光阳极和光阴极组成电池的电池特性,结果表明复合电池的光电压提高,但光电流的大小受光电流小的电极限制。     

三甲川菁染料敏化TiO2纳米结构电极的光电化学

研究了三甲川菁染料敏化ＴｉＯ２ 纳米结构电极的光电化学行为．结果表明,使用该染料敏化可显著提高ＴｉＯ２ 纳米结构电极的光电流,使电极的吸收波长红移至可见光区,光电转换效率得到明显改善,ＩＰＣＥ值最高可达１２－１ ％ ．     

三甲川菁染料敏化TiO2纳米结构的电极的光电化学

研究了三甲川菁染料敏化ＴｉＯ２纳８米结构电极的光电化学行为。结果表明，使用该染料敏化可显著提高ＴｉＯ２纳米电极的光电流，使电极的吸收波长红移至可见光区，光电转移效率得到明显改善，ＩＰＣＥ值最高可达１２．１％。     

染料敏化纳米晶体TiO2太阳能电池的对电极结构

通过对染料敏化纳米晶体TiO₂太阳能电池的对电极的结构进行改进,设计了一种可大容量储存电解质和补充电解质的新型对电极结构.当染料敏化纳米晶体TiO₂太阳能电池因液态电解质挥发泄漏而失效时,可以对其进行液态电解质的及时补充,从而使失效的染料敏化纳米晶体TiO₂太阳能电池重新恢复工作.该新型对电极结构为解决染料敏化纳米晶体TiO₂太阳能电池由于液态电解质泄漏导致的寿命降低问题提供了一种新的解决方法.     

修饰吡啶衍生物的染料敏化光阳极水氧化性能的研究

染料敏化光电化学电池(DSPECs)是构建人工光合作用体系的潜在方式,其优势在于可通过优化染料结构来拓展可见光吸收范围,从根本上提高太阳能利用效率.染料敏化光阳极在受激发产生电荷分离之后,激发电子注入TiO₂半导体导带,由于其导带位置比传统的可见光半导体,如BiVO4和Fe3O4等相比较负,因此理论上可以在较小的偏压下取得较大的光电转换效率,也更有利于和光阴极相耦合实现无偏压分解水.电荷传输动力学研究表明,注入到TiO₂导带的电子向氧化态光敏剂和催化剂的回传是造成体系能量损失的主要原因,集中体现在光电流密度和效率的降低.目前,已经报道了多种手段来减少DSPECs光阳极表面的电子回传,包括使用带有长烷基链的锚定基团对水氧化催化剂进行修饰,在半导体表面引入电子中介体以及使用核-壳结构的基底等.其中,SnO2/TiO₂基底被广泛应用在染料敏化光阳极中,这种基底可以提高光生电子的注入效率,同时两种金属氧化物之间的异质结有效抑制了电子回传,从而提高了DSPECs的光电活性.然而,核-壳结构基底需要使用原子层沉积技术来制备,所以操作相对复杂.本文基于Ru-bda(bda=2,2'-联吡啶-6,6'-二羧酸)结构的分子水氧化催化剂和带有磷酸修饰基团的三联吡啶钌通过共吸附的方式制备染料敏化光阳极,在不使用核-壳结构基底的情况下,利用吡啶衍生物对TiO₂电极表面的修饰来减少电子回传.本文利用一系列吡啶衍生物作修饰负载在TiO₂光阳极上(TiO₂|RuP,1;RuP=Ru(4,4'-(PO3H2)2-2,2'-联吡啶)(2,2'-联吡啶)2;1=Ru(bda)(L)2,bda=2,2'-联吡啶-6,6'-二羧酸,L=(10-吡啶-4-基氧基)癸基)膦酸.在100 mW/cm2的白光照射下(λ>400 nm),TiO₂|RuP,1,P1(P1=4-羟基吡啶)光阳极在0.4 V(vs.NHE)的外加偏压下获得了1 mA/cm2的光电流密度,其光电流比未修饰吡啶的光阳极增加了42%.同时,其入射光子-电流转化效率在470 nm波长的单色光光照下达到最大,为13.6%.经过吡啶衍生物所修饰的光阳极光电性能和文献中利用核-壳结构基底所制备的类似光阳极性能相当,且光电流密度随吡啶对位取代基供电性能的增强而增大.瞬态吸收光谱和电化学阻抗谱测试表明,吡啶吸附在光阳极上能有效地抑制界面上的电子回传,延长电荷分离寿命,是光电流增加的根本原因,这也表明有机小分子修饰是提高染料敏化光阳极性能的简单、有效的策略.     

苯基磷酸联吡啶钌络合物敏化纳晶多孔TiO2薄膜电极光电性能研究

用有机光敏染料敏化半导体,通过染料分子的吸附功能基团与半导体相互作用,使染料分子与半导体表面之间建立电性耦合,进行有效的电荷转移,可以形成有机-半导体复合新型光电功能材料。联吡啶钌络合物有较强的可见光吸收、氧化还原性能可逆、氧化态稳定性高,是一类性能优越的有机光敏染料。近来许多研究发现,羧酸联吡啶钌的强吸附与TiO₂纳晶薄膜的大比表面相结合,导致光生电荷快速注入TiO₂导带达到有效的电荷分离,得到了接近100%的单色光光电流效率^[1]。为研究联吡啶钌分子的不同吸附功能基团与TiO₂纳晶薄膜表面的相互作用对提高光电性能的影响,本文报道苯基磷酸取代的联吡啶钌络合物敏化纳晶多孔TiO₂薄膜的光电性能。     

γ-巴豆酰内酯激发态动力学的共振拉曼光谱和完全活性空间自洽场(CASSCF)计算研究

采用共振拉曼光谱和完全活性空间自洽场(CASSCF)方法研究了γ-巴豆酰内酯的光吸收S₂态的结构动力学和衰变机制. 采用含时密度泛函理论方法结合光谱实验确认了紫外光谱和振动光谱. 获得了涵盖A-带吸收的4个激发波长下的共振拉曼光谱. 用CASSCF计算得到了S_1,min, S_2,min, T_1,min, T_2,min和T_3,min及其相关势能面交叉点的结构与能量. 研究了A-带共振拉曼光谱强度模式与S_2,min和CI(S₂/S₁)交叉点结构的关系. 借助El-Sayed规则分析了各系间窜跃路径的效率, 提出了γ-巴豆酰内酯从S_2,FC弛豫到基态S₀的2条主要路径: 内转换路径和系间窜跃路径.     

甲酸盐掺杂立方八面体溴化银乳剂颗粒的增感效应研究

使用反馈式微机控制双注乳化仪,制备了甲酸根离子掺杂于颗粒次表面的立方八面体溴化银微晶乳剂.经计算此类颗粒上的(100)面与(111)面之比约为2:3.感光性能测试结果表明,甲酸根掺杂乳剂,无论是原始乳剂,还是经过化学增感,或染料光谱增感后的乳剂,其感光度都要明显高于相应的参考未掺杂乳剂(S_d/S_o≈2),而灰雾水平则无明显增长.     

几种光谱增感染料吸附在AgBr晶体上的光电导效应

使用AgBr晶体作为AgBr乳剂的模型,利用光电导法研究光谱增感的机理及染料的增感性能。采用“蚶埚下降法”重复地制备出了透明度相当好的AgBr晶体,还研究了晶体片的抛光与化学处理过程,这对于光电导实验都是重要的。对几种实用的光谱增感染料进行了光电导实验,实验结果与照相乳剂的光谱响应一致。而且观察到四氯咪碳菁与其它染料相比,光敏化电流有显著的不同。同时还进行了不同电荷染料的组合实验,由实验看到,由于染料吸附的先后次序不同,光电导曲线上峰电流的位置和大小发生了明显地变化,这对于照相乳剂的配制将具有一定的实际指导意义。     

水分散体系中AgBr比表面的测定及晶体习性的确定

The surface area and crystal hibit of an AgBr dispersion were determined by a in situ method. In this method, the difference of the absorption spectra of an cationic cyanine dye Ⅰ in adsorption and solution state was used for the measurement of AgBr surface area. It was 17.1 m~2/g AgBr. And the crystal habit was determined hased upon the absorption spectra of an other two cyanine dyes (Ⅱ and Ⅲ) in adsorption state. It showed a cubic crystal.     

照相光谱增感染料及其组合在溴化银表面的吸附及吸附热测量

本文研究了三个光谱增感染料及其组合在一些溶液中的吸收光谱和吸附态染料的反射光谱,得到25℃在几种溶剂的溴化银分散系中的吸附等温线,并采用精密量热技术测量了微小吸附热效应,得到25±0.01℃染料Ⅰ在溴化银水悬浮液中被吸附的等位摩尔吸附焓△H₂₉₈-(335±2.5)kJ/mol(表面覆盖度θ=0.94)。结合对染料组合的光吸收、吸附以及吸附热等的测试结果,对照相乳剂生产中采用的先加入感绿染料Ⅱ、Ⅲ,后加入感红染料Ⅰ的步序,从吸附角度作了初步的理论探讨。研究结果也表明,精密量热技术与光吸收测量等手段相结合,将有助于在乳剂制备过程中分析研究染料的增感效果。     

吸附在溴化银颗粒表面上的增感染料的ESR波谱研究

本文用电子顺磁共振技术研究了光照条件下三十八种增感染料与溴化银之间发生的电子转移过程。增感染料和溴化银无论在黑暗处还是在光照下,均不产生ESR信号。当增感染料吸附在溴化银颗粒表面上时,如不加光照,仍看不到ESR信号。只有在光照条件下,才有可能观察到ESR信号,这主要取决于增感染料分子的最高占有能级与溴化银价带的相对位置。若染料分子的最高占有能级比溴化银价带顶部高0.7 eV,就可以观察到ESR信号,反之则观察不到。顺磁性中心是由染料正空穴Dye^©形成的。根据ESR信号的强度可以判断增感染料是否有较强的减感作用。     

短波长菁染料对氯化银乳剂的光谱增感作用

本文利用紫外 可见吸收光谱、光谱曝光等手段研究了5种短波长菁染料,比较了它们在氯化银乳剂上的光谱增感作用,得出3种较好的短波长增感染料,并研究它们在氯化银颗粒上的吸附行为.结果表明,这3种染料在氯化银颗粒上均有吸附,并能有效地提高氯化银乳剂在短波长区的感光度.     

明胶与AgBr晶体颗粒相互作用的研究

It was found that IR absorption band at 1383 cm - 1 was stronger for AgBr crystal particles . This band was not observed but there was an amide I band at 1630 cm - 1 or 1640 cm - 1 for gelatin-AgBr emulsion after ensymolysis. This variation meant that gelatin was adsorbed on the AgBr crystal particles. The IR analysis was performed for gelatin with added Br- to show the possible interaction between gelatin and AgBr particles. The frequence of NH3+ absorption band for gelatins with added Br- was lower than that for gelatins without added Br-. The frequence shift of NH3+ band around 3300 cm-1 in the spectrum of gelatins indicated that gelatin could be adsorbed by AgBr with NH3+ and Br- in addition to chemical interaction between Ag+ and N atom or/and between Ag+ and S atom. Moreover,there was probably a kind of force between the hydrophobic parts of AgBr crystal surface and the hydrophobic side-chain groups of gelatin. It may be the van der Walls force. It had influence on IR spectrum of emulsion from 1000 cm-1 to 1200 cm-1 . Because there was a difference in photographic characters or crystal particle size between fish gelatin emulsion and bovine gelatin emulsion,their interactions were compared. In general,IR study suggested that gelatin was adsorbed on AgBr crystal particles . This adsorption could be caused by coulombic and van der Walls forces apart from the chemical affinity between gelatin and AgBr crystal particles.     

立方体溴化银颗粒光谱增感的电子转移超快动力学研究

本文利用皮秒时间分辨条纹相机技术检测了3种染料在立方颗粒溴化银上吸附后形成聚集体的荧光光谱,分析了3种染料在不同染料浓度下对染料聚集体到溴化银导带的超快电子转移过程的影响,进而分析其对增感效率的影响关系,并探讨了增感过程的微观机理.实验结果表明,荧光衰减的动力学曲线与一个双指数函数拟合得相当好,存在一快一慢两个衰减成分,快衰减成分占拟合较大比例,表明其源于与荧光衰减相竞争的从激发态染料聚集体到AgBr导带的电子转移.光致电子转移的速率及增感效率随着染料相对浓度的增加表现出一定的变化趋势,染料浓度增加,增感效率减小.     

含叔丁基吡喃翁方酸菁染料的合成及溶解性能研究

合成了四个对称及不对称含叔丁基吡喃翁方酸的菁染料,通过光谱和元素分析确定其结构,测定了它们的紫外-可见吸收光谱、熔点和溶解性能。结果表明吡喃翁方酸菁染料比一般菁染料具有更长的吸收波长和更好的溶解性能。用Dye2的单晶分子堆积图解释了染料的熔点反常现象。     

卤化银乳剂颗粒上不对称菁染料J-聚体荧光的研究

光谱增感机理的研究是感光科学中的一个重要课题Gilman^[1]和Kuhn等^[2]曾经提出光谱增感的电子转移和能量传递理论。随着现代谱学手段的出现,为人们了解光谱增感的初始过程提供了条件。近年来,电子转移的机理已被广泛接受,并用来解释与光谱增感有关的各种现象。但在ns~ps范围内的光谱增感动力学方面的研究还不多见。Dahne认为光谱增感不仅决定于染料与卤化银的能级关系,而且是由动力学控制的^[3],激发态染料向卤化银导带注人电子的电子转移过程与辐射及其他无辐射去活过程是竞争的^[4]我们通过对两种不对称的苯并咪哇唾碳著染料在AgBrI乳剂颗粒上吸附形成的J一聚体的荧光性质的研究,以求深人了解光谱增感的电子转移机理及其动力学过程,无疑是有重要意义的。     

掺杂正八面体AgBr乳剂介电频谱的研究——Cd2+、Br-离子的影响

测定了单分散正八面体AgBr乳剂中加入不同量CdBr₂和KBr以后的介电吸收频谱。发现Cd²⁺离子的表面掺杂使正八面体AgBr乳剂的介电吸收峰向低频方向位移。这种变化在CdBr₂的加入量为0—2×10^-2mol/mol AgBr范围内尤为明显。说明掺杂Cd²⁺使正八面体AgBr乳剂中AgBr微晶的介电电导率σ₂显著下降。能进入AgBr微晶表面层晶格中的Cd²⁺离子的数量不仅与乳剂中Cd²⁺离子的浓度有关,而且与乳剂中的Br^-离子浓度有关。通过简单的水洗,可以将掺杂的Cd²⁺大部分除去。水洗后,样品的介电吸收峰又向高频方向回移。在本实验条件下,Cd²⁺离子掺杂的这种“可逆性”表明进入AgBr微晶中的Cd²⁺离子主要是处在AgBr微晶的表面层内。样品介电吸收峰频率位置的这种可逆变化表明:非均匀电介质中的界面极化效应在保持连续相不变时,受分散相颗粒表面层物质的组成和结构的影响很大。