导　　师： 李玉良;甘良兵

学科专业： G0303

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 中国科学院化学研究所

摘　　要： [60]富勒烯的三维共轭对称结构以及低的重组能使它在电子给受体系中具有加速光诱导电荷分离、传输以及抑制电荷复合的作用。由于[60]富勒烯的三重激发态吸收截面大于基态吸收截面，同时具有响应时间快、三阶极化率大等优点，因此它成为一种良好的非线性光学材料，在光限幅和光转换领域有潜在的应用价值。基于上述性能，我们制备了[60]富勒烯功能化的金纳米粒子和具有给受体系的共轭聚合物，并研究了它们的光学非线性和光电转换性质。 1.合成并表征了含有巯基的富勒烯衍生物C60-SH，并制备了其金纳米粒子。TEM图像显示金纳米粒子的直径在50-100NM。富勒烯衍生物在金粒子表面自组装成为一个紧密的壳层，形成具有核-壳式结构金纳米粒子。用波长532NM的8纳秒脉冲激光研究了金纳米粒子的光限幅效应。金纳米粒子和C60-SH的非线性衰减因子分别为3.5和3.1，说明金纳米粒子具有比配体更强的光限幅效应。2.通过静电自组装技术，在ITO电极和石英基片上，制备了水溶性聚对苯撑乙烯和C60季铵盐的自组装膜，并由紫外光谱和原子力显微镜表征了其结构。采用三电极光电化学装置研究了多层自组装膜的光电转换性质。在光照开/关的过程中，观察到多层膜产生了2.8μA/CM2的稳定、快速的阳极光电流。利用Z扫描技术对自组装膜进行了三阶非线性光学性能的研究，自组装膜表现出强的自散焦特性，并且非线性折射性能随着自组装膜层数的增加而增强。 3.在[RH(NBD)CL]2催化作用下，合成了含有C60、咔唑和卟啉单元的π共轭的聚合物，并由紫外可见光谱、荧光光谱和循环伏安测试表征了其光化学和电化学性能。在聚合物膜的光电转换性质测试中，POLY(1A0.2-CO-50.8)薄膜修饰的ITO工作电极在21.2MW/CM2的白光幅照下能产生稳定、可逆的光电流。在卟啉的最大吸收440NM处，薄膜的IPCE可达到0.15％。 4.用Z-SCAN技术研究了上述几种聚合物氯仿溶液的三阶非线性光学性质。这几种聚合物均显示反饱和吸收特性。POLY(1B)具有自聚焦特性，而POLY(1A0.2-CO-50.8)，POLY(50.2-CO-20.8)和POLY(1B0.2-CO-608)则具有自散焦特性。其中POLY(1A02-CO-50.8)的三阶非线性极化率X(3)为2.36×10-11ESU。 5.合成了含有卟啉、芇四甲酰二亚胺和[60]富勒烯单元的共轭聚物，并由FT-IR，1HNMR，紫外可见光谱，荧光光谱，凝胶渗透色谱(GPC)和循环伏安对聚合物进行了表征。采用三电极光电化学装置研究了聚合物膜的光电转换性质。在白光辐照下，所有的共聚物膜都产生了稳定、快速的阴极光电流。以POLYSPEZNP2和POLYSPEZNP2F为光活性材料构建光伏器件并对其光伏性质进行了研究。

关 键 词： 富勒烯 金纳米粒子 共轭聚合物 光电转换 光伏性质

分 类 号： [O623.122]

领　　域： [理学] [理学]