聚苯胺-CuFeS2納米光電薄膜器件制備與研究.pdf

1、導(dǎo)電高聚物-氧化物半導(dǎo)體納米微粒復(fù)合材料體系兼具氧化物半導(dǎo)體和導(dǎo)電高聚物的優(yōu)良光電特性,同時具備納米材料特有的功能性,開拓了材料科學(xué)的新領(lǐng)域,在力、光、電、磁、熱、催化等領(lǐng)域已初步顯示出極為廣闊的應(yīng)用前景。為此本文利用聚苯胺/CuFeS2復(fù)合材料的優(yōu)良的光電性能,研究復(fù)合材料在太陽能方面的應(yīng)用,結(jié)果如下:
　　采用化學(xué)氧化聚合法合成出了HCl摻雜的聚苯胺導(dǎo)電高分子材料。從溫度角度考慮,研究發(fā)現(xiàn)20℃條件下得到的聚苯胺導(dǎo)電率和光吸收

2、效率最好,這主要是因為適宜的溫度增大了分子量及分子鏈長,延長了聚苯胺的共軛體系內(nèi)電子的分子內(nèi)通道,有利于電子的傳輸及光的吸收。從時間角度考慮,結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)時間5h合成的聚苯胺鏈長最合適,得到的聚苯胺導(dǎo)電率和光吸收效率最好。從HCl摻雜量研究發(fā)現(xiàn),HCl與苯胺的比為1:1時得到的聚苯胺導(dǎo)電率和光吸收效率最好。從氧化劑用量考慮,研究發(fā)現(xiàn)加入的過硫酸銨:苯胺=1.0時獲得的聚苯胺綜合性能最好,這主要是因為氧化劑用量過少時,不利于聚苯胺的摻雜,

3、而過量的氧化劑會進一步氧化主鏈,破壞主鏈的共軛結(jié)構(gòu),阻礙聚苯胺的摻雜。
　　采用全新溶劑熱反應(yīng)法,以硫脲作為硫源,乙二胺和少量水作為溶劑,分別加入1:1的FeSO4和CuCl2,控制反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、表面活性劑 PVP用量,在高壓反應(yīng)釜中制得了純的圓片狀CuFeS2。結(jié)果發(fā)現(xiàn):溫度190℃,反應(yīng)時間32h時制備出純的片狀CuFeS2納米晶,晶粒發(fā)育飽滿,光電性能最好。PVP的加入可以有效改善晶粒排布情況,控制晶體形貌,提高 Cu

4、FeS2的光電性能且當(dāng) PVP:CuFeS2=1:3時,獲得了多面體結(jié)構(gòu)的CuFeS2納米晶粒。
　　采用原位聚合法成功制備出聚苯胺/CuFeS2復(fù)合材料,CuFeS2顆粒均勻的分散在聚苯胺基體內(nèi),當(dāng)添加量達到40％時,聚苯胺已基本無法完全包覆CuFeS2顆粒。聚苯胺/CuFeS2復(fù)合材料并未破壞聚苯胺和CuFeS2原有結(jié)構(gòu),且隨著CuFeS2的加入,聚苯胺耐熱性能和吸光性能均得到有效的提高,但當(dāng)添加量超過30％后又有所下降,主要