[60]富勒烯功能衍生物及氧化锌杂化体系的合成表征和性质研究的任务书.docx

[60]富勒烯功能衍生物及氧化锌杂化体系的合成表征和性质研究的任务书
任务书
一、研究背景
富勒烯是一种具有特殊结构的碳分子，具有良好的光电性能、稳定性和生物相容性，光电性质独特、导电性能高等优点，被广泛应用于材料科学、电子学、化学等领域。为了进一步提高富勒烯的性能，研究人员将其与其他材料进行了复合。氧化锌是一种半导体材料，具有良好的光电转换性能和化学稳定性，与富勒烯复合可以提高材料的光电性质。因此，富勒烯功能衍生物及氧化锌杂化体系的研究具有重要的科学价值和应用前景。
二、研究目的
1.合成不同结构、不同官能团的富勒烯功能衍生物，并对其结构进行表征。
2.制备富勒烯功能衍生物与氧化锌的杂化体系，并对其结构进行表征。
3.研究富勒烯功能衍生物及氧化锌杂化体系的光电性能，探究其光电转换机制。
三、研究内容
1.合成富勒烯功能衍生物：根据研究需要，选择适当的富勒烯前体，设计化学反应方案，合成具有不同官能团（如羟基、酰基、氨基等）的富勒烯功能衍生物。采用FTIR、1HNMR等手段对其结构进行表征。
2.制备富勒烯功能衍生物与氧化锌的杂化体系：将富勒烯功能衍生物与氧化锌进行共混，利用溶剂挥发法或自组装法制备杂化薄膜，并对其结构进行表征。同时，对不同比例的杂化体系进行制备和表征，探究不同比例对材料性能的影响。
3.研究光电性能和机制：采用紫外可见光谱、荧光光谱、等离子共振光谱等方法，研究杂化体系的光电性能，包括吸收光谱、荧光光谱、等离子共振光谱、电化学循环伏安曲线、阻抗谱等。并讨论杂化体系的光电转换机制。
四、研究意义
1.为富勒烯功能衍生物及氧化锌杂化体系研究提供新思路和新方法，对其性质进行深入研究，为其进一步应用提供支持。
2.拓展富勒烯在光电转换领域的应用，为新型光电材料的开发提供有力支撑。
3.可能对开发高效分子探测器、燃料电池、生物传感器和光电器件等方向提供基础性研究参考。
五、研究方法
1.实验室制备方法：采用溶液法、溶胶-凝胶法等方法制备所需的富勒烯功能衍生物及氧化锌杂化体系。
2.理论计算方法：采用密度泛函理论对计算所得的材料光学性质进行研究。
3.材料表征方法：采用FTIR、1HNMR、UV-vis、荧光光谱、等离子共振光谱、电化学循环伏安曲线等方法对材料的结构和性能进行表征。
六、研究计划
第一年：
1.合成不同官能团的富勒烯功能衍生物，对其进行FTIR和1HNMR表征。
2.制备富勒烯功能衍生物与氧化锌的杂化体系，对其进行表征。
3.研究不同比例的杂化体系对光电性能的影响，对其进行紫外可见光谱、荧光光谱等表征分析。
第二年：
1.研究杂化体系的光电转换机制，对其进行等离子共振光谱、电化学循环伏安曲线、阻抗谱等表征。
2.探究杂化体系的光电化学性质，利用理论计算对计算所得的材料光学性质进行研究。
3.总结研究结果，撰写研究报告，并在相关学术期刊上发表研究论文。
七、进度安排
第1-12月：合成不同官能团的富勒烯功能衍生物，制备富勒烯功能衍生物与氧化锌的杂化体系。
第13-24月：研究杂化体系的光电转换机制，探究杂化体系的光电化学性质，总结研究结果，撰写研究报告并发表研究论文。
八、参考文献
[1]J.L.Huang,W.H.Chen,Y.X.Zhou,etal.Synthesisandphotovoltaicpropertiesofbis-phthalimideend-cappedP3HT-fullerenedyad[J].ChineseJournalofChemistry,2015,33(6):737-742.
[2]G.Zhang,H.Jin,Y.Liang,etal.Fullerenederivativeswithaminoacidsubstituentstoenhancetheirbiocompatibilityanduptakeefficiency[J].SciRep,2015,5:11170.
[3]J.L.Huang,W.H.Chen,Z.S.Shi,etal.Mechanisticinsightintofullerenederivativesaselectrontransportmaterialsinperovskitesolarcells[J].EnergEnvironSci,2016,9(3):869-874.
[4]L.H.Liu,X.H.Zhan,Z.C.Wang,etal.Moleculardopingofzincoxidewithtriphenylamine:Photoluminescenceemissionenhancementandapplicationinhybridsolarcells[J].JournalofPowerSources,2011,196(19):8213-8218.