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关键词： 染料索引   荧光增白剂   化学结构  

摘要： 重点对前期发表的部分荧光增白剂的确切结构式进行了讨论和修正,并新给出了几支有染料索引号的荧光增白剂的结构式或可能结构式。

关键词： 芳伯胺   染料   蚕丝   醛   交联   结构  

摘要： 基于三组分Mannich反应蛋白质修饰的基本原理,采用自制的芳伯胺染料作为修饰显色剂的手段,文章研究了芳伯胺染料/甲醛复合对蚕丝素蛋白发生共价键合修饰的同时,甲醛与蚕丝素蛋白氨基酸残基反应形成交联产物及其对蚕丝结构及性能的影响,为实现蛋白质材料功能化的修饰提供一定的理论依据。采用以氨基酸模拟蚕丝氨基酸残基与甲醛的反应,通过质谱和红外光谱等分析手段,表征了甲醛与蚕丝素蛋白中氨基酸残基之间的交联作用。通过测定蚕丝的断裂强力、断裂伸长、折皱回复角等物理指标,进一步揭示了甲醛与蛋白质氨基酸残基发生交联对蚕丝织物性能的影响。

关键词： 苯并吡喃   氢键   两性离子   酰胺共振结构   染料  

摘要： 合成了一个含苯并吡喃基团的鲜红色化合物2 N'-{1-[7-(二乙氨基)-2-氧-2H-苯并二氢吡喃-3-]亚乙基}苯甲酰肼.单晶X-衍射分析结果表明:化合物2属于斜方晶系,P2(1)2(1)2空间群.酰胺键共振成两性离子结构使分子内形成两个N—H…O氢键,这种分子内氢键环使得两侧苯环和苯并吡喃环几乎共平面,二面角仅仅为3.0(1)度,整个分子呈平面结构,令其具有作为染料分子的潜力.

关键词： Ni配合物   晶体结构   催化   染料降解   机理  

摘要： 为了实现染料废水得有效处理,以环己二胺、水杨醛和NiCl_2为原料合成了催化剂Ni_2L_2.H_2O(C_(40)H_(44)N_4Ni_2O_5)。采用单晶衍射、红外光谱、紫外光谱、核磁共振波谱、电导率、元素分析对其进行了表征。利用分光光度计考察了其活化H_2O_2氧化降解甲基橙的性能,利用高锰酸钾法测定了降解过程的COD值,利用高效液相色谱(HPLC)测定了降解产物,利用自由基捕获进行了机理探讨。发现Ni_2L_2.H_2O是由两分子单核Ni配合物(Ni L)与一分子H_2O组成,水中的氧原子不参与配位。发现当甲基橙浓度为30 mg/L,催化剂用量为4 mg/L,pH=9,T=40℃,双氧水用量为10 mmol/L时,250 min后甲基橙的脱色率为100%。发现降解产物有草酸、顺丁烯二酸和二氧化碳;发现降解过程中甲基橙降解液的COD下降;水杨酸捕捉羟基自由基生成2,5-二羟基苯甲酸。说明Ni_2L_2.H_2O可以活化H_2O_2产生羟基自由基,羟基自由基进攻甲基橙实现甲基橙染料的氧化开环降解,直至矿化。给出了可能的活化降解机制。

关键词： 西弗碱   双金属-有机框架   晶体结构   染料吸附   光催化降解  

摘要： 在本论文中,我们通过溶剂热的方法利用含双羧基功能基团的西弗碱配体与Fe（III）/Cd（II）离子合成了三个双金属-有机框架化合物[Cd2（Fe-L1）2（μ2-O）(H2O)2]·4DMF·MeOH·2H2O（1）(H4L1=N,N'-二（2-羟基-6-羧基-1-萘醛）缩环己二胺),[Cd2（Fe-L2）2（μ2-O）(H2O)2]·3DMF（2）(H4L2=N,N'-二（2-羟基-6-羧基-1-萘醛）缩邻苯二胺)和[Cd2（Fe-L3）2（μ2-O）(H2O)2]·4H2O（3）(H4L3=N,N'-二（2-羟基-6-羧基-1-萘醛）缩乙二胺),用X-射线单晶衍射方法测定了它们的结构。在化合物1和2中,L14-和L24-的羧基氧原子以相同类型的配位方式与两对Cd1和Cd2离子相连形成一个[Cd4（COO）8（H2O）2]的四核簇,每个四核簇再与L14-和L24-配体形成三维多孔双金属-有机框架化合物。在化合物3中,L34-阴离子只有一种配位模式,将Cd（II）离子结合形成一维链状结构。本论文还利用X-射线粉末衍射、元素分析、红外光谱（IR）和热重（TG）分析对化合物1和2进行结构上的表征。此外,还进行了化合物1和2的染料吸附和光催化降解4-氯酚的研究。

关键词： 染料敏化太阳能电池   密度泛函理论   光电转换效率   电子结构  

摘要： 随着化石燃料的不断减少和能源危机的爆发,这促使人们去寻找一些可再生无污染的能源。太阳能成为有效的化石能源替代者,并且受到广泛关注。在众多太阳能电池中,染料敏化太阳能电池(DSSCs)作为第三代太阳能电池是一类非常有前景的能源材料,其成本较低,制作过程简易,环境友好。染料敏化剂是DSSCs的核心,其作用就是吸收光子然后将电子注入到半导体导带中,所以染料的性能直接影响着电池的光电转换效率。目前,多吡啶钌染料敏化的DSSCs光电转换效率已达到13%。尽管此类电池具有较高的效率,但是由于金属资源短缺限制了大规模生产。所以对于无金属DSSCs的研究有着重要意义。本文工作主要分为两部分;第一部分,利用DFT和TD-DFT对三个三苯胺类分子的光电性能进行了计算。结果显示随着分子结构的增加LUMO能级和能隙减小,TPA(DPP-P)2表现出较大的红移并且具有较大的开路电压。随着结构的增加电离能减小亲和能增加。TPA(DPP-P)2具有较小的电子重组能和空穴重组能,所以TPA(DPD-P)2表现出较好的空穴传输能力。在原始分子上的基础上设计了四个分子分别为TPA-DPP-1,TPA-DPP-2,TPA(DPP-P)2-1,TPA(DPP-P)2-2。计算结果显示引入两个-CNs 时,能隙减小并且吸收光谱红移。引入一个-CN时,有利于提高电子注入驱动力和染料再生能力。当引入一个侧链时光捕获效率增加,吸收光谱蓝移。通过上述分析,可以通过引入官能团来调控分子性能,并且为实验提供有价值的信息。第二部分,一系列具有不同π桥的A-D-π-D-A类吩噻嗪双受体染料(MA-201-MA-206)被设计。利用计算得到的重要参数来估计短路电流密度的开路电压。与MA-2比较,结果显示MA-201-MA-206具有较小的能隙,较高的摩尔吸光系数,除此之外设计分子表现出较高的光捕获效率,电子回收能力,电子注入驱动力和较低的化学硬度。这些参数表明MA-201-MA-206将具有较高的短路电流密度,并且设计分子具有较高的垂直偶极矩,这有利于电压的增加。另外,又对比了一个受体和两个受体吸附时的能级,吸收光谱和电子注入驱动力。结果显示设计分子(MA-201-MA-206)将会成为比较优越的染料候选者,通过比较分子可以提供实验合成思路并且筛选出高性能染料。

关键词： 二氧化铈   染料敏化太阳能电池   上转换材料   表面等离子体共振  

摘要： 目前人类面临的一个共同问题就是能源问题,由于环境污染和化石燃料的枯竭等问题的日渐严重,解决能源的问题愈发重要。太阳能作为一种用之不竭而又清洁无污染的理想能源从而成为最具有开发潜力的新能源之一。染料敏化太阳能电池(DSSCs)具有成本价格低廉、工艺制备简单、安全无毒、性能稳定等优点,具有良好的发展前景。光阳极作为太阳能电池最重要的组成部分,可采取不同成分以及不同结构的纳米材料进行光阳极的修饰,从而提高DSSCs的稳定性及转化效率。光阳极的构建需要考虑电子传输、染料吸附等因素,本文采用双层结构的Ce02包覆以及掺杂的方法来修饰光阳极,此外也探讨了不同的纳米材料对染料敏化太阳能电池性能的影响。我们制备了双层结构CeO2基纳米材料,首先根据其特殊形貌结构将双层结构的CeO2空心球作为光散射层包覆TiO2,减少电子复合,增加电子传输速率;另一方面,制备CeO2掺杂Er3+/Yb3+上转换材料,但是由于稀土元素的电子跃迁使得其发光性能有所限制,通过利用贵金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应(LSPR)来提高上转换荧光,从而达到提高电池的性能及其光电转换效率的目的。本文以双层结构的CeO2基包覆TiO2以及将贵金属纳米材料引入到掺杂Er3+,Yb3+的CeO2上转换材料中制备光阳极将其运用在DSSCs中,本论文主要包括以下三个部分:(1)采用水热法制得双层CeO2空心球,再通过溶胶凝胶法在双层CeO2空心球表面包覆一层TiO2,经过锻烧制备出双层CeO2@TiO2空心纳米球。通过TEM、HRTEM、SEM、Mapping、XRD、EDS等手段对材料的形貌、结构、物相等进行表征。研究了水热温度、水热时间、柠檬酸三钠加入量、双氧水加入量对双层Ce02空心球形貌的影响。研究表明:双层结构的CeO2@TiO2空心球有较好的漫散射能力,有效地散射太阳光从而提高光的利用率;双层结构的CeO2增加了染料吸附的能力,外包Ti02在提高电子传输速率的同时,减少了电子的复合,使电池的光电转换效率达到了 7.95%,远高于P25、双层Ce02空心球样品。(2)采用溶胶凝胶法制备出Au@SiO2,再采用水热法和高温煅烧法合成了Au@SiO2@CeO2:Er/Yb 复合材料。采用 HRTEM、SEM、XRD、TEM、UV-Vis 等手段来表征其结构组成、形貌等特性。研究了 SiO2壳层厚度对CeO2:Er/Yb发光性能的影响。研究表明:引入贵金属纳米颗粒制备核壳结构会使光致发光强度有所提升,电池的光电转换效率比起Ce02:Er/Yb复合材料也有所提升。(3)采用水热法制备出双层结构的CeO2:Er/Yb,通过溶胶凝胶法在其表面包覆Si02,经过煅烧,再采用NaBH4还原法在SiO2表面负载Ag纳米颗粒,合成CeO2:Er/Yb@Si02@Ag复合材料。采用SEM、XRD、TEM、HRTEM、UV-Vis等手段来表征其结构组成、形貌等特性。研究了 SiO2壳层厚度、加入硝酸银的量对CeO2:Er/Yb上转换发光材料及局域表面等离子体共振效应和发光性能的影响。研究表明.:在Si02保护Ce02的双层结构的同时,作为空间隔层为贵金属纳米颗粒和上转换发光材料提供一个最佳距离,使光致发光强度达到最佳,电池的光电转换效率达到8.5%。

关键词： 染料敏化太阳能电池   对电极   碳材料   催化活性  

摘要： 染料敏化太阳能电池（Dye-Sensitized Solar Cells,DSSCs）由吸附有染料的TiO2光阳极、含I3-/I-氧化还原电对的电解液和对电极组成,因为其成本低,制造工艺简单,光电转换效率高等优点,被称之为新一代的光伏器件。其中,对电极是DSSCs的重要的组成部分,主要起到催化还原氧化还原电对以及作为介质收集染料敏化分子的作用,但传统的对电极材料贵金属铂（Pt）,由于其成本高、资源有限、电化学性能不稳定等缺点,极大地限制了DSSCs的大规模应用。因此,设计成本低、电催化活性高以及电化学稳定性好的对电极催化材料,取代贵金属铂（Pt）是目前研究的热点。碳材料具有种类丰富,导电性优异,电化学稳定性能好以及成本低等优点,已被广泛应用于DSSCs对电极中。其主要分两大类:包括石墨烯、碳纳米管等在内的纳米尺度碳基材料,和包括石墨、活性炭等在内的微米尺度碳基材料。本文分别从两种不同的尺度碳材料出发,调控制备了两种碳材料,一种是纳米结构的CoS1.097复合氮掺杂碳（CoS/ZNCA）,另一种是微米结构的碳分子筛（CMS）,分别研究了其作为DSSCs对电极中对I3-的催化还原性能。主要的研究结果如下:以一种金属有机骨架材料（Metal Organic Frameworks,MOFs）ZIF-67为前驱体,制备了纳米结构的CoS1.097复合氮掺杂碳（CoS/ZNCA）。该方法将酸处理后产生的钴离子直接转化成高催化活性的CoS纳米颗粒,并均匀地生长在导电碳基质表面,实现了原子经济的CoS/ZNCA的制备。将CoS/ZNCA应用于DSSCs对电极时,可实现8.54%的光电转换效率,优于Pt电极（6.53%）。此外,CoS/ZNCA表现出明显优于Pt的电化学循环稳定性。这种优异的性能主要归因于CoS/ZNCA复合材料具有有利于电解液填充的高孔隙率,原位形成的CoS物种的高电催化活性,以及N掺杂碳基质所致的高导电性。将热处理后的商业化CMS应用于DSSCs对电极中,研究发现,与多壁碳纳米管（MWCNT）、活性炭（AC）、以及石墨烯（RGO）相比,CMS对I3-具有更优异的催化还原性能。此外,研究了不同热处理温度对CMS电催化性能的影响,发现在800℃制备得到的CMS800应用于DSSCs对电极时,光电转换效率最高为8.56%,明显地优于Pt电极,这主要是由于退火处理后,CMS的石墨化程度增大所带来的导电性进一步提高。同时,CMS800对电极拥有良好的电化学稳定性。

关键词： 光子晶体   结构色   数码喷印   复合墨水   自组装   纺织品  

摘要： 在纺织基材上应用常规的胶体微球自组装方法构建结构色光子晶体存在耗时长、效率低,组装液消耗大、不能按需定位等问题,而且生色效果不仅取决于光子禁带、入射角度和光子晶体结构的规整程度,还会在很大程度上依赖于纺织品基材的色素色底色。基于此,本论文提出制备适用于纺织基材数码喷印技术的染料/胶体微球复合型墨水及开发相应的自组装方法,在纺织品基材表面一步法实现色素底色和光子晶体结构色的构建,为纺织品的结构色应用提出新思路。本论文的的主要内容主要有3方面:1.研究了纺织基材的预处理工艺对复合型墨水的防渗化、基材底色和结构色效果的影响,分析了适用于复合型墨水数码喷印的织物表面基本性能;2.研究了复合型墨水中活性染料墨水浓度、胶体微球乳液浓度、墨水的表面张力、粘度和pH等对自组装结构、基材底色和结构色效果的影响;3.研究了复合型墨水在纺织基材上的自组装过程及自组装温度对结构生色效果的影响,考察了纺织基材上光子晶体结构的光学性能。研究结果表明:1.织物的润湿性会显著影响复合型墨水在纺织基材上的结构生色效果。控制拒水剂EPF和碳酸氢钠用量,调控真丝和棉织物的润湿接触角介于110°-125°,复合型墨水液滴在纺织基材表面不易渗化;2.适用于真丝和棉织物数码喷印的复合型墨水应满足以下条件:胶体微球含量分别为15.0 vol%和10.0 vol%,活性染料墨水均为5.0 vol%,表面张力控制在53-65 mN/m,粘度控制在3.70 mPa·s以下,pH值介于5-9范围;3.复合型墨水体系中活性染料和胶体微球在纺织品基材上的染色和自组装同步进行;在模拟数码喷印过程中,选择60℃的自组装温度更易获得结构规整的光子晶体;通过调控胶体微球粒径,可在纺织基材上获得不同色相的结构色。通过改变入射角,喷印所得光子晶体呈现明显的虹彩效应。

关键词： Bilayer photoanode   Dye-sensitized solar cells   Nanoparticles   Titanium dioxide  

摘要： Phase pure and composite TiO2 nanopowders exhibiting various crystal structures (anatase, rutile and brookite) are used as photoanode in dye-sensitized solar cells. The nanopowders are deposited in paste form onto a conducting oxide glass using doctor blade method in single layer and bilayers. The highest solar efficiency achieved by the single layer photoanode composed of > 99 wt % anatase crystals was 2.86 %. The solar efficiency of 4.93 % has been harvested via bilayer photoanode built by applying a layer consisting 55 wt % anatase and 45 wt % rutile phase nanoparticles on top of the layer composed of a mixture of > 99 wt % anatase crystals. The improved photovoltaic performance is attributed to anatase dominated bottom layer which facilitates electron charge generation with high surface area and charge transport by proper crystal structure as well as synergistic effect of binary phase content of the photoanodes. The porous structure of top layer enhances diffusion of the I-/I3-- electrolyte in the bilayer TiO2 photoanode. [ABSTRACT FROM AUTHOR]