基于水相合成的高分子纳米杂化材料的微结构调控与光电性能研究
批准号:
51433003
项目类别:
重点项目
资助金额:
370.0 万元
负责人:
杨柏
依托单位:
学科分类:
光电磁功能有机高分子材料
结题年份:
2019
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙海珠、魏浩桐、朱守俊、陈召来、卢思宇、宋玉彬、赵晓欢、金淦、杜晓航
中文摘要
发展新型光电转换材料一直倍受青睐,考虑能源和环境两个方面,设计全水相操作路线来构筑更加清洁环保的太阳能电池是非常有意义的。本项目主要研究内容是基于水相合成纳米晶、碳基荧光纳米点和高载流子迁移率的水溶性共轭聚合物材料,建立相关杂化与复合方法;通过调节聚合物与纳米点之间的相互作用,调控本体微相分离实现双连续相互穿结构;通过模板诱导组装构筑有序微纳结构,实现载流子的高效传输;通过在界面构筑减反射有序微结构和利用等离子共振来增强光的吸收,进一步提高器件光电转换效率。研究目标是实现以聚合物杂化材料为活性层的高效太阳能电池、红外光探测、LED等光电转换器件的绿色制备。
英文摘要
In recent years, development of novel photoelectric materials has drawn increasing attentions due to the severe challenges from energy and environment. In this sense, it's significant to design environment-friendly solar cells from aqueous-solution-processing approaches. The research contents of this project can be divided as follows: First, we want to establish methods of fabricating polymer hybrid composites based on the preparation of aqueous nanocrystals, luminescent carbon dots and water-soluble conjugated polymers with high carrier mobility. Additionally, we want to achieve bicontinuous pathways by controlling the interaction and phase separation between polymers and nanodots. After that, we want to construct the ordered heterojunction for effective carrier transport through template-induced assembly. Finnally, we want to strengthen the absorption by constructing anti-reflection structure and taking advantage of plasmon resonance, thus further improving the device performance. This project aims to achieve the environment-friendly fabrication of efficient photoelectronic devices, such as solar cells, infrared light detector, and light emission diodes, with the polymer hybrid materials as active layers.
在本项目中,我们顺利完成了原定目标,研究内容和取得的重要成果包括:.(1)聚合物纳米杂化光电构筑基元的水相合成与制备方法。合成了新型水溶性光电聚合物和半导体纳米晶;发展了水热交联聚合法制备碳化聚合物点,提出交联增强理论;成功实现了这些光电构筑基元与聚合物的复合与杂化。.(2)聚合物纳米杂化材料不同微纳结构的制备及其与光电性能关系的研究。提出了双边体相异质结概念,将光电转换效率进一步提高到6.5%(报道时的最高效率),深入的机理研究表明这种结构可有效扩宽活性层中的耗散层宽度,提升对太阳光利用率,延长载流子寿命,提高载流子提取能力。.(3)聚合物杂化光电器件构筑、微纳结构调控与性能优化。采用调控构筑基元组成、控制活性层厚度、界面修饰等各种手段调控器件结构,优化其性能。发展了基于碳化聚合物点的新型光电器件,如其与光固化剂共混作为发光二极管颜色转换层制备了全色发光器件;将其成功用于太阳能电池的修饰层等。成功利用聚合物复合来增强钙钛矿纳米晶的稳定性及光电性能,获得了报道时基于全无机钙钛矿纳米晶的最高光电转换效率等。.许多重要国际杂志包括Chem. Soc. Rev.,Prog. Polym. Sci.,Angew. Chem. Int. Ed.,Adv. Mater.等采用大段文字或者引用图文数据对我们的工作进行了评述。基于本项目在国际重要学术期刊Angew. Chem. Int. Ed.,Adv. Mater.,Adv. Energy Mater.,Adv. Sci.,Nano Today等发表SCI论文76篇,其中ESI高被引论文10篇;授权和申请中国发明专利13项;博士研究生已毕业13人,其中有2人入选2018-2019国家“海外高层次人才引进计划”青年项目,2人入选吉林省优秀博士学位论文,4人入选吉林大学优秀博士学位论文;硕士研究生毕业9人,其中1人入选吉林省优秀硕士学位论文,1人入选吉林大学优秀硕士学位论文;目前在读博士研究生8人,硕士研究生10人;项目负责人杨柏应邀在国内外重要学术会议做邀请报告23次。
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Aqueous-Processed Inorganic Thin-Film Solar Cells Based on CdSexTe1-x Nanocrystals: The Impact of Composition on Photovoltaic Performance.
基于 CdSexTe1-x 纳米晶体的水处理无机薄膜太阳能电池:成分对光伏性能的影响。
DOI:
10.1021/acsami.5b07197
发表时间:
2015
期刊:
ACS Appl Mater Interfaces
影响因子:
--
作者:
[Zeng Qingsen, Chen Zhaolai, Zhao Yue, Du Xiaohang, Liu Fangyuan, Jin Gan, Dong Fengxia, Zhang Hao, Yang Bai]
通讯作者:
Yang Bai
Highly ordered 3D-silver nanoring arrays (3D-AgNRAs) for refractometric sensing
用于折射传感的高度有序 3D 银纳米环阵列 (3D-AgNRA)
DOI:
10.1039/c9tc01065c
发表时间:
2019-06
期刊:
Journal of Materials Chemistry C
影响因子:
6.4
作者:
[Liu Xueyao, Liu Wendong, Yang Bai]
通讯作者:
Yang Bai
Visualized Detection of Polyelectrolytes via 1D Photonic Crystals
通过一维光子晶体可视化检测聚电解质
DOI:
10.1002/admi.201801433
发表时间:
2018-11
期刊:
Advanced Materials Interfaces
影响因子:
5.4
作者:
[Wu Yuxin, Shen Huaizhong, Zhang Kai, Zhang Junhu, Yang Bai]
通讯作者:
Yang Bai
Full-Color Emission Polymer Carbon Dots with Quench-Resistant Solid-State Fluorescence.
具有耐淬灭固态荧光的全色发射聚合物碳点
DOI:
10.1002/advs.201700395
发表时间:
2017-12
期刊:
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
影响因子:
--
作者:
[Shao J, Zhu S, Liu H, Song Y, Tao S, Yang B]
通讯作者:
Yang B
DOI:
10.1002/chin.201606250
发表时间:
2016
期刊:
ChemInform
影响因子:
--
作者:
[Shoujun Zhu;Yubin Song;Jieren Shao;Xiaohuan Zhao;Bai Yang]
通讯作者:
Shoujun Zhu;Yubin Song;Jieren Shao;Xiaohuan Zhao;Bai Yang
共 75 条
有机高分子材料学科申请代码关联研究方向及关键词优化研究
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批准号:52242307
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项目类别:专项项目
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资助金额:30.00万元
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批准年份:2022
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负责人:杨柏
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依托单位:
碳化聚合物点的设计合成、结构控制及其能源应用研究
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批准号:--
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项目类别:重点项目
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资助金额:300万元
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批准年份:2020
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负责人:杨柏
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依托单位:
《有机高分子材料学科发展战略研究报告(2021-2025)》研究
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批准号:--
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:15万元
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批准年份:2019
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负责人:杨柏
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依托单位:
一种新的聚合反应实施方法研究:水分散纳米交联缩聚反应制备聚合物碳点
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批准号:21774041
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2017
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负责人:杨柏
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依托单位:
高效碳点的合成及其在生物成像和光电材料中的应用
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批准号:51373065
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项目类别:面上项目
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资助金额:90.0万元
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批准年份:2013
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负责人:杨柏
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依托单位:
基于原位聚合和聚合物特性的特殊微纳有序结构的制造与演化
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批准号:91123031
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:300.0万元
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批准年份:2011
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负责人:杨柏
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依托单位:
共轭聚合物链运动对半导体纳米晶结构的调控及在太阳能电池方面的应用
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批准号:50973039
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项目类别:面上项目
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资助金额:38.0万元
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批准年份:2009
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负责人:杨柏
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依托单位:
纳、微米聚合物有序结构的构筑与功能
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批准号:20534040
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项目类别:重点项目
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资助金额:180.0万元
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批准年份:2005
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负责人:杨柏
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依托单位:
发光CdTe纳米晶/二氧化硅复合微球的制备、有序组装与控光功能研究
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批准号:90401020
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2004
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负责人:杨柏
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依托单位:
利用活性自由基聚合构造结构规整的功能性无机/有机纳米复合材料
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批准号:20374024
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项目类别:面上项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2003
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负责人:杨柏
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依托单位:
双疏性聚合物光学纳米复合膜
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批准号:50073007
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项目类别:面上项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2000
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负责人:杨柏
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依托单位:
复合纳米微粒制备光致变色光学树脂
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批准号:59773014
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项目类别:面上项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:1997
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负责人:杨柏
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依托单位:
复合超微粒法合成功能光学树脂
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批准号:59203024
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:5.6万元
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批准年份:1992
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负责人:杨柏
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依托单位:
国内基金
海外基金