半导体性单壁碳纳米管/共轭聚合物复合薄膜及其光伏特性研究

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基本信息

项目摘要

Semiconducting single-walled carbon nanotubes (s-SWNTs) have high mobility, large length-diameter ratio as well as modulated electronic and optical properties, which are considered to be among the best candidates for next-generation semiconducting nanomaterials, promising many potential applications in nanoelectronics and thin-film devices. Unfortunately, SWNTs prepared by current synthetic methods are a mixture with different electronic structures, which greatly limits their applications in high-performance devices. Especially for the application in organic/polymer photovoltaic cells,s-SWNTs haven't exerted their excellent properties as researchers expect, and only low photoelectric transformation efficiencies are presented. There are still some challenges to be resoved. In this project, through employing high-purity s-SWNTs as the acceptor, controlling their purity, length, engery level and chemical modification, we will primary investigate the effects of s-SWNTs on the polymer thin-fim structures and optoelectronic properties. Furthermore, through optimizing SWNT structure, perfectly matching their enery level and building three-dimensional interpenatrating networks, we will explore the effective way to increase photoelectric transformation efficiency of SWNT/polymer organic/inorganic photovoltaic cells. This project will promote the development of SWNT/polymer photovoltaic devices.
作为新一代半导体纳米材料的典型代表,高载流子迁移率、大长径比以及可调制电学、光学等性质的半导体性单壁碳纳米管,在高性能电子器件领域备受瞩目。但是当前合成技术制备的碳纳米管均是不同导电属性的碳管混合物,极大地限制了其应用。尤其在有机/聚合物光伏电池的应用中,半导体碳管的优异性能并没有得到充分发挥,光电转换效率亟待提高。本项目中,我们提出以高纯度半导体性碳管为受体材料,通过对半导体碳纳米管纯度、长度、能级以及化学修饰的控制,着重研究半导体碳管上述性质对其与聚合物复合薄膜结构以及光电性能的影响。进一步地,通过半导体碳纳米管结构优化、与聚合物的能级匹配以及三维互穿双连续薄膜网络的构筑,探索提高碳纳米管/聚合物有机/无机杂化光伏电池光电转化效率的有效途径。此项目的开展,对推动碳纳米管/聚合物光伏电池器件的发展具有积极的意义。

结项摘要

半导体型单壁碳纳米管在光电器件领域的应用今年来受到了广泛的关注。本项目通过四年的研究,从共轭聚合物与半导体性单壁碳纳米管的作用机理出发,在半导体性单壁碳纳米管的可控制备、半导体性单壁碳管与共轭聚合物复合薄膜的制备等方面进行了深入的研究通过广泛的材料筛选和比较,在半导体分离纯度和薄膜均匀性等方面取得较大的进展。极大地提升了复合薄膜的载流子传输能力和光电转化能力。以此为出发点研究了这种碳管/聚合物复合薄膜在不同结构光伏器件中的光电转化性能。基于碳纳米管/共轭聚合物的二元互穿薄膜制备的本征异质结型器件与传统OPV器件相比实现了一定的性能提升。当我们把这种复合薄膜作为传输层制成异质结光伏器件后,同样可以带来较大的性能提升。此外,这种高纯度的半导体碳纳米管薄膜可以直接制成大尺寸的无掺杂的光电二极管,在近红外光探测器领域取得了新的突破。在项目执行的四年内,以通讯作者或共同作者在Small(1篇)、Nanoscale(1篇)、Chem. Mater.(1篇)以及Chem. Comm.(4 篇)等核心知名期刊上发表研究论文9篇,申请国家发明专利7 项,其中已授权3 项。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于溶液法的单壁碳纳米管手性分离
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国科学:化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    顾健婷;邱松;刘丹;李红波;金赫华;李清文
  • 通讯作者:
    李清文
Boosting Electrocatalytic Performances of Palladium Nanoparticles by Coupling with Metallic Single-Walled Carbon Nanotubes
通过与金属单壁碳纳米管偶联提高钯纳米粒子的电催化性能
  • DOI:
    10.1021/cm500606z
  • 发表时间:
    2014-04
  • 期刊:
    Chemistry of Materials
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Zhang Jing;Chen Hongyuan;Li Hongbo;Di Jiangtao;Chen Minghai;Geng Fengxia;Zhao Zhigang;Li Qingwen
  • 通讯作者:
    Li Qingwen
A photodegradable hexaaza-pentacene molecule for selective dispersion of large-diameter semiconducting carbon nanotubes
用于选择性分散大直径半导体碳纳米管的光降解六氮杂并五苯分子
  • DOI:
    10.1039/c6cc01558a
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    CHEMICAL COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Han, Jie;Ji, Qiyan;Zhang, Jin
  • 通讯作者:
    Zhang, Jin
Solution-Processable High-Purity Semiconducting SWCNTs for Large-Area Fabrication of High-Performance Thin-Film Transistors
用于大面积制造高性能薄膜晶体管的可溶液加工的高纯度半导体单壁碳纳米管
  • DOI:
    10.1002/smll.201600398
  • 发表时间:
    2016-09-28
  • 期刊:
    SMALL
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Gu, Jianting;Han, Jie;Zhang, Jin
  • 通讯作者:
    Zhang, Jin
Semiconducting single-walled carbon nanotubes as interfacial modification layers for organic-Si solar cells
作为有机硅太阳能电池界面改性层的半导体单壁碳纳米管
  • DOI:
    10.1016/j.orgel.2015.10.033
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    ORGANIC ELECTRONICS
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Duan, Xiaoli;Han, Jie;Sun, Baoquan
  • 通讯作者:
    Sun, Baoquan

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    --
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  • 通讯作者:
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可聚合分散剂辅助的碳纳米管的原位聚合及性能研究
  • 批准号:
    20903069
  • 批准年份:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

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前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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