無(wú)機(jī)納米材料-聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)高效率電致發(fā)光

本項(xiàng)目研究工作按照原定計(jì)劃開(kāi)展，全面完成了預(yù)期的考核指標(biāo)，并取得了一定的成果。聚合物電致發(fā)光是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)課題，將無(wú)機(jī)納米材料與聚合物結(jié)合可在保留聚合物制備工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，利用無(wú)機(jī)納米材料高的載流子遷移率，有目的的提高器件的載流子電流，促進(jìn)器件電子和空穴電流的平衡，從而實(shí)現(xiàn)高的電致發(fā)光效率。本項(xiàng)目將無(wú)機(jī)納米材料引入到作聚合物電致發(fā)光器件中，設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效率的電致發(fā)光。（1）用ZnO作電子注入傳輸層：ZnO有高的電子遷移率，且物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，用來(lái)做聚合物電致發(fā)光的電子注入層，可提高器件的穩(wěn)定性。我們用共軛聚電解質(zhì)修飾ZnO的表面后實(shí)現(xiàn)了有效的電子注入；（2）將NiO用作聚合物電致發(fā)光的陽(yáng)極緩沖層：NiO的功函數(shù)較高，數(shù)納米的NiO修飾陽(yáng)極表面后，降低了空穴的注入勢(shì)壘，提高器件的發(fā)光效率；（3）研究了極性溶劑的修飾對(duì)聚合物發(fā)光效率的影響。發(fā)現(xiàn)用甲醇處理聚合物和聚合物摻雜磷光染料的發(fā)光層，都實(shí)現(xiàn)了器件發(fā)光效率大幅度的提升。 2100433B

聚合物發(fā)光材料多為單一載流子傳輸占優(yōu)勢(shì)型材料，因此實(shí)現(xiàn)器件中陰極電子流和陽(yáng)極空穴流的平衡，是得到高效率電致發(fā)光的最有效的途徑之一。本項(xiàng)目擬利用無(wú)機(jī)納米材料的高載流子遷移率和化學(xué)穩(wěn)定等優(yōu)良特性，通過(guò)設(shè)計(jì)新型無(wú)機(jī)納米材料/聚合物異質(zhì)器件結(jié)構(gòu)，來(lái)提高少子遷移率或者減少多子的注入，以促進(jìn)電致發(fā)光器件中載流子電流的平衡，最終實(shí)現(xiàn)高效率的電致發(fā)光。方案一：對(duì)于Si陽(yáng)極器件，使用高電子遷移率的無(wú)機(jī)納米材料（如ZnS、n-TiO2）做電子傳輸層，提高電子電流。同時(shí)，調(diào)節(jié)Si的電阻率來(lái)控制空穴注入，以平衡電子和空穴電流，最大限度地提高發(fā)光效率。方案二：對(duì)于ITO陽(yáng)極器件，一方面選擇功函數(shù)稍高于ITO功函數(shù)的無(wú)機(jī)納米材料（如ZnS、ZnO、TiO2），形成空穴注入勢(shì)壘，適當(dāng)降低空穴電流；另一方面使用高電子遷移率的無(wú)機(jī)納米材料做電子傳輸層，來(lái)提高電子電流；以期電子電流與空穴電流達(dá)到平衡，實(shí)現(xiàn)高效率電致發(fā)光。

木質(zhì)素基納米材料的制備給制漿造紙廢液中回收的工業(yè)木質(zhì)素提供既新穎又廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)開(kāi)辟了木質(zhì)素產(chǎn)品高附加值應(yīng)用的一個(gè)新領(lǐng)域。而制備木質(zhì)素基納米材料的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題就是木質(zhì)素兩親聚合物的微結(jié)構(gòu)研究及其調(diào)控機(jī)制。本項(xiàng)目擬通過(guò)堿木質(zhì)素改性制備木質(zhì)素兩親聚合物，研究堿木質(zhì)素微結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)效率的影響，揭示木質(zhì)素兩親聚合物微結(jié)構(gòu)對(duì)吸附特征、分散性能等方面的影響規(guī)律，為木質(zhì)素的高效改性及應(yīng)用提供基礎(chǔ)；進(jìn)一步探索木質(zhì)素兩親聚合物微結(jié)構(gòu)對(duì)制備木質(zhì)素基納米材料的影響，實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)從“無(wú)序”到“有序”的轉(zhuǎn)化，并探索其轉(zhuǎn)化條件和轉(zhuǎn)化機(jī)制，可望在理論及應(yīng)用方面獲得突破性的進(jìn)展，為新型木質(zhì)素基納米材料的制備提供理論基礎(chǔ)與應(yīng)用指導(dǎo)。本項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)于可再生資源的高值利用及環(huán)境保護(hù)均具有重大的意義。

項(xiàng)目通過(guò)研究木質(zhì)素的溶液行為，準(zhǔn)確測(cè)定木質(zhì)素的物性參數(shù)，建立了木質(zhì)素兩親聚合物的微結(jié)構(gòu)模型及其調(diào)控機(jī)制；進(jìn)一步通過(guò)分子間作用力分析，調(diào)控木質(zhì)素的聚集與解聚，揭示了木質(zhì)素微結(jié)構(gòu)對(duì)其功能改性，吸附分散性能和納米材料制備的影響規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，通過(guò)接枝聚合、雜化復(fù)合、超分子自組裝等技術(shù)制備系列木質(zhì)素納米材料與復(fù)合材料，并探索在染料分散、農(nóng)藥控釋和抗光解、材料增韌與抗紫外老化、天然防曬護(hù)膚等領(lǐng)域的應(yīng)用。相關(guān)研究為工業(yè)木質(zhì)素和造紙黑液的資源化高效利用開(kāi)辟了新的方向，取得一批國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，國(guó)際先進(jìn)的研究成果。項(xiàng)目在研期間共發(fā)表論文58篇，授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利10項(xiàng)，申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利16項(xiàng)，獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)2項(xiàng)，廣東省專利金獎(jiǎng)1項(xiàng)。培養(yǎng)中青年學(xué)術(shù)帶頭人1人，培養(yǎng)研究生21人（其中博士研究生3人，碩士研究生18人）。