具有光電特性的共軛聚合物-ZnO納米復合材料的制備及其光學性能研究.pdf

1、半導體納米材料由于其獨特的光電特性受到人們的極大關注，其中納米ZnO是當前應用前景較為廣泛的高功能無機材料。由于ZnO是一種直接帶隙的半導體材料，室溫下能隙寬度為3．37 eV，激子束縛能高達60 meV，具有優(yōu)良的物理和化學性質，其顯著的表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應，是目前光電子研究領域的熱點。另一方面，由于聚對苯乙炔（PPV）以及聚芴的衍生物在同其它具有光電多功能特性的聚合物相比，自身有很多優(yōu)點，一直作為共軛聚合物中具有

2、光電多功能特性材料的典型代表而受到科技界的重視。因此，本文利用靜電紡絲技術制備了共軛聚合物/ZnO納米復合材料和其光伏器件，測試了復合材料的光電特性，發(fā)現(xiàn)了有意義的新現(xiàn)象，具體研究內容如下： （1）在總結了國內外制備納米ZnO文獻資料的基礎上，結合下一步實驗的需求，確立了以液相直接沉淀法為基礎，制備ZnO納米粒子的工藝。通過對影響ZnO粒子的多種因素的研究，總結出了制備納米ZnO粒子的適宜工藝條件。產品經過XRD，TEM和TG—

3、DTA表征，發(fā)現(xiàn)其晶型單一、完整，純度高。納米ZnO粒子大部分呈球形，粒徑大小分布均勻，分散性良好平均粒徑為25nm。 （2）在成功制備納米級氧化鋅粒子的基礎上，首次報導了通過原位和共混的方法利用靜電紡絲技術合成了共軛聚合物PPV中含有ZnO納米粒子的納米纖維。這些復合納米纖維通過熒光顯微鏡、原子力顯微鏡、場發(fā)射掃描電鏡、熒光光譜、傅里葉紅外光譜和X射線粉末衍射儀來表征。在ZnO納米粒子/PPV復合納米纖維中，ZnO納米粒子分散

4、均勻且不團聚。另外，ZnO納米粒子摻入共軛聚合物PPV中增強了PPV納米纖維的發(fā)光量子效應。ZnO納米粒子/PPV復合納米纖維的能帶結構有利于PPV的激子產生和輻射。這些具有優(yōu)秀的熒光性能的復合納米纖維在許多領域有著潛在的應用。 （3）在發(fā)現(xiàn)ZnO納米粒子摻入共軛聚合物PPV中增強了PPV納米纖維的發(fā)光量子效應后，為了更深入研究其薄膜對光伏器件的影響，我們將ZnO納米晶引入到一種新型的聚芴衍生物：poly（2，7—（9，9—di

5、octyl—fluorene）—alt-5，5-（4’，7’—di-2-thienyl-2’，1’，3’，—benzothiadiazole）（PFDTBT）。該單層膜的光伏器件具有非常有意義的光伏效應（具備最佳性能的是含有60 wt％ ZnO的器件）：光電流密度是：1．17 mA/cm2，開路電壓是：0．81 v，填充因子是：0．09，電源轉換效率是：0．009％。這個聚芴衍生物是非常出色的熒光和光伏材料。 利用現(xiàn)代分析測試手