碳量子点组装体的合成及其光伏性能研究

发布时间：2017-12-13 11:23

  本文关键词：碳量子点组装体的合成及其光伏性能研究

  更多相关文章： 碳量子点 四重氢键体系 可逆自组装 光伏器件

【摘要】：碳量子点(carbon nano dots)作为一种最新的荧光碳纳米材料受到了人们越来越多的关注,其发光性质独特、毒性低使其在环境监测、光催化、生物成像、光电等领域有很好的应用前景。但由于碳量子点的尺寸限制及表面缺陷多,它在固体设备中的应用甚至真正走向商业化是不可能的。因此为了克服尺寸限制,实现它的广泛应用,我们将单分散的碳量子点通过自组装的方式使其形成微米级别的有序结构。本论文的主要内容包括:以丙三醇为碳源,利用微波热解法合成尺寸为1-5nm的绿色荧光碳量子点(g-CNDS),然后用化学还原的方法将g-CNDS表面的-COOH、-C=O等基团还原为-OH,得到蓝色荧光碳量子点(b-CNDS)。对上述二种碳量子点进行对比分析,研究它们在结构上的差异对化学、物理、光学等性质的影响,发现和g-CNDS相比,b-CNDS中sp2杂化碳含量上升,含氧基团减少,羟基含量升高。这种结构上的不同使二者具备不同的发光机理:g-CNDS以缺陷发光为主,量子产率较低;b-CNDS以本体发光为主,量子产率提高将近一倍。在b-CNDS的表面接枝能形成四重氢键的小分子化合物,得到了碳量子点组装体(Assemblies),其在极性溶剂中以单分散的碳量子点形式存在,在非极性溶剂中以微米级别的椭球形组装体形式存在。将Assemblies作为电子受体,聚-3己基噻吩(P3HT)作为电子给体,制备了复合薄膜光开关。将其性能和b-CNDS/P3HT及富勒烯衍生物(PCBM)/P3HT器件性能做对比。结果说明Assemblies和P3HT混合可以有效提高电子空穴的分离和载流子的高速迁移,器件的性能和PCBM/P3HT器件的性能几乎相同。因此Assemblies可以替代PCBM成为一种优良的电子受体材料。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.71;TQ422

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本文编号：1284985