基于新型噻吩功能化的结构导向剂制备介观结构TiO2复合材料及光电性能研究

本项目在前期研究聚噻吩/SiO2的基础上，拟通过合成噻吩功能化的表面活性剂，以此作为结构导向剂和聚合单体，原位聚合制备不同形貌的介观TiO2/聚噻吩复合材料。通过研究不同导向剂的导向作用和复合材料的光电性能，优化噻吩在介观结构的形态和空间排列、聚合物的聚合度，提高聚合物在无机介孔材料的渗透，获得聚噻吩链空间排列有序、有机无机相分离尺度小、连续的介观结构TiO2/聚噻吩复合材料。本项目的创新点在于，它能够利用无机氧化物前体和自设计的噻吩功能化的表面活性剂分子的协同组装来制备介观结构的无机氧化物纳米复合材料，充分利用无机氧化物半导体材料的电子迁移率高, 热、光、电稳定性好和有机半导体材料的溶液处理成本低，易加工成型的优势，期望改善复合材料的光电性能，提高复合材料在太阳能电池等器件方面的潜在应用价值。

有机/无机复合材料在光电检测，太阳能利用和能量储存等方面具有广泛应用，特别是用于制造低成本，轻便的设备。有机无机材料在纳米尺度上的有序复合是优化设备性能的关键。我们设计合成出噻吩功能化的表面活性剂，选择噻吩是因为聚噻吩是常见的导电聚合物，被广泛的应用在轻便的有机光电器件中。我们分别用设计合成的噻吩功能化的阳离子表面活性剂和非离子型表面活性剂来制备介观结构的二氧化硅和二氧化钛，噻吩单体在介观结构二氧化硅和二氧化钛中被成功的聚合。我们的研究结果为制备导电聚合物和无机氧化物复合材料提供了一个方法，在项目的执行过程中，我们拓展该方法应用于石墨烯复合材料的制备研究。我们采用多步插层和还原的方法制备出了多数为少层的高电导率氧化石墨烯材料，通过在氧化石墨热还原过程中加入锡粉而制得锡纳米颗粒修饰的石墨烯复合材料(Sn-Gr)。锡纳米颗粒修饰石墨烯纳米片的表面极大地提高了石墨烯的场发射性能，锡修饰过的石墨烯(Sn-Gr)片与原来的石墨烯相比具有更低的开路电压和更高的发射稳定性。