功能化還原氧化石墨烯的制備及其與P3HT復(fù)合膜的光學(xué)性能.pdf

1、聚合物太陽(yáng)能電池具有重量輕、成本低、可大面積成膜、柔性以及性能可調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注。但是目前聚合物太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率較低，可以通過(guò)對(duì)不同活性材料的設(shè)計(jì)和選擇方法的改進(jìn)，使其在性能上有所突破。石墨烯獨(dú)特的二維平面結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)，能夠與給體材料形成相當(dāng)大的接觸界面，提高激子的擴(kuò)散速率和載流子的遷移率，加之其來(lái)源廣，成本低，易制備，因此，石墨烯是有非常前途的電子受體材料。
　　本課題以開發(fā)適用于聚合物太陽(yáng)能電池的石墨烯受體

2、材料為目標(biāo)，通過(guò)Hummers方法制備氧化石墨烯(GO)，并在180℃下不同時(shí)間（0、5和10h）水熱還原制備還原氧化石墨烯（RGO:0-RGO、5-RGO和10-RGO），以提高電性能;并通過(guò)功能化修飾制備功能化還原氧化石墨烯(SPFRGO:0-SPFRGO、5-SPFRGO和10-SPFRGO)，以改善材料在有機(jī)溶劑中的分散性以及與共軛聚合物給體材料的相容性，使之與聚合物形成良好的匹配;以鄰二氯苯(o-DCB)為溶劑將SPFRGO與

3、P3HT共混，采用旋涂法制備復(fù)合膜，考察不同受體材料及給受體材料配比等對(duì)復(fù)合膜的影響。針對(duì)本文的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)本文采用Hummers法制備GO，通過(guò)SEM和TEM對(duì)GO表面形貌進(jìn)行了觀察;通過(guò)XRD、FT-IR和Raman對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，所制備GO尺寸達(dá)到微米級(jí)，且其表面粗糙，層數(shù)在1-5之間，GO表面含有大量含氧基團(tuán)，如環(huán)氧基、羥基和羧基，為后續(xù)的表面修飾反應(yīng)提供了活性位點(diǎn);
　　(2)利用水

4、熱法還原GO，考察還原時(shí)間的影響，采用異氰酸苯酯對(duì)RGO表面進(jìn)行功能化修飾。通過(guò)XRD、FT-IR、EA和Raman對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，通過(guò)TG對(duì)其熱穩(wěn)定性進(jìn)行分析，通過(guò)CV曲線對(duì)能級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。結(jié)果表明:經(jīng)水熱還原后，隨著還原時(shí)間的延長(zhǎng)，含氧基團(tuán)數(shù)量明顯降低，熱穩(wěn)定性提高，O/C比顯著降低;用異氰酸苯酯處理RGO后，其在o-DCB中分散性明顯提高，放置700 h后仍能穩(wěn)定存在，0-SPFRGO、5-SPFRGO和10-SPFRGO三

5、種受體材料與P3HT的能級(jí)差ΔE1和ΔE3都超過(guò)了0.3 eV，說(shuō)明作為聚合物太陽(yáng)能電池的受體材料是可行的;
　　(3)以o-DCB為溶劑將SPFRGO與P3HT共混，采用旋涂法制備復(fù)合膜，考察不同受體材料、給受體材料配比以及熱處理等對(duì)復(fù)合膜的影響。結(jié)果表明:加入SPFRGO后，隨著GO還原時(shí)間的延長(zhǎng)和含量的增加，復(fù)合膜粗糙度都變大，這是因?yàn)镽GO活性低，功能化后在溶劑中的溶解性還比較低，使其發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象;復(fù)合膜光吸收強(qiáng)度有了一定