无机纳米材料-聚合物复合结构高效率电致发光

本项目研究工作按照原定计划开展，全面完成了预期的考核指标，并取得了一定的成果。聚合物电致发光是当今的研究热点课题，将无机纳米材料与聚合物结合可在保留聚合物制备工艺简单的优势的同时，利用无机纳米材料高的载流子迁移率，有目的的提高器件的载流子电流，促进器件电子和空穴电流的平衡，从而实现高的电致发光效率。本项目将无机纳米材料引入到作聚合物电致发光器件中，设计器件结构，实现高效率的电致发光。（1）用ZnO作电子注入传输层：ZnO有高的电子迁移率，且物理化学性质稳定，用来做聚合物电致发光的电子注入层，可提高器件的稳定性。我们用共轭聚电解质修饰ZnO的表面后实现了有效的电子注入；（2）将NiO用作聚合物电致发光的阳极缓冲层：NiO的功函数较高，数纳米的NiO修饰阳极表面后，降低了空穴的注入势垒，提高器件的发光效率；（3）研究了极性溶剂的修饰对聚合物发光效率的影响。发现用甲醇处理聚合物和聚合物掺杂磷光染料的发光层，都实现了器件发光效率大幅度的提升。 2100433B

聚合物发光材料多为单一载流子传输占优势型材料，因此实现器件中阴极电子流和阳极空穴流的平衡，是得到高效率电致发光的最有效的途径之一。本项目拟利用无机纳米材料的高载流子迁移率和化学稳定等优良特性，通过设计新型无机纳米材料/聚合物异质器件结构，来提高少子迁移率或者减少多子的注入，以促进电致发光器件中载流子电流的平衡，最终实现高效率的电致发光。方案一：对于Si阳极器件，使用高电子迁移率的无机纳米材料（如ZnS、n-TiO2）做电子传输层，提高电子电流。同时，调节Si的电阻率来控制空穴注入，以平衡电子和空穴电流，最大限度地提高发光效率。方案二：对于ITO阳极器件，一方面选择功函数稍高于ITO功函数的无机纳米材料（如ZnS、ZnO、TiO2），形成空穴注入势垒，适当降低空穴电流；另一方面使用高电子迁移率的无机纳米材料做电子传输层，来提高电子电流；以期电子电流与空穴电流达到平衡，实现高效率电致发光。

木质素基纳米材料的制备给制浆造纸废液中回收的工业木质素提供既新颖又广阔的应用前景，同时开辟了木质素产品高附加值应用的一个新领域。而制备木质素基纳米材料的关键科学问题就是木质素两亲聚合物的微结构研究及其调控机制。本项目拟通过碱木质素改性制备木质素两亲聚合物，研究碱木质素微结构对反应效率的影响，揭示木质素两亲聚合物微结构对吸附特征、分散性能等方面的影响规律，为木质素的高效改性及应用提供基础；进一步探索木质素两亲聚合物微结构对制备木质素基纳米材料的影响，实现微结构从“无序”到“有序”的转化，并探索其转化条件和转化机制，可望在理论及应用方面获得突破性的进展，为新型木质素基纳米材料的制备提供理论基础与应用指导。本项目的实施对于可再生资源的高值利用及环境保护均具有重大的意义。

项目通过研究木质素的溶液行为，准确测定木质素的物性参数，建立了木质素两亲聚合物的微结构模型及其调控机制；进一步通过分子间作用力分析，调控木质素的聚集与解聚，揭示了木质素微结构对其功能改性，吸附分散性能和纳米材料制备的影响规律；在此基础上，通过接枝聚合、杂化复合、超分子自组装等技术制备系列木质素纳米材料与复合材料，并探索在染料分散、农药控释和抗光解、材料增韧与抗紫外老化、天然防晒护肤等领域的应用。相关研究为工业木质素和造纸黑液的资源化高效利用开辟了新的方向，取得一批国内领先，国际先进的研究成果。项目在研期间共发表论文58篇，授权中国发明专利10项，申请中国发明专利16项，获国家技术发明二等奖1项，中国专利优秀奖2项，广东省专利金奖1项。培养中青年学术带头人1人，培养研究生21人（其中博士研究生3人，硕士研究生18人）。