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d-a;MBBR接触氧化技术处理生活污水示范工程研究

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水处理技术 2021年

作者：周志明叶长兵李云龙周志伟李嘉刘隽文云南滇清环境科技有限公司玉溪师范学院化学生物与环境学院

本示范工程设计了日处理量为20 m;/d的d-a2MBBR一体化污水处理设备，进行了为期10个多月的工程应用研究，考察了系统进入稳定运行期后对污水中有机物、氮和磷的去除功效。实验结果表明，该d-a2MBBR一体化污水处理设备在运行处理过程中... 详细信息

本示范工程设计了日处理量为20 m;/d的d-a2MBBR一体化污水处理设备，进行了为期10个多月的工程应用研究，考察了系统进入稳定运行期后对污水中有机物、氮和磷的去除功效。实验结果表明，该d-a2MBBR一体化污水处理设备在运行处理过程中表现出较高的系统稳定性和较强的去除效能，其对COd、TN、NH;-N、TP去除率分别可高达92.10%、78.01%、93.85%、93.10%，各指标出水分别为：30.5、10.6、2.2、0.43 mg/L，出水水质远优于城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）中一级A标准。

关键词： d-a MBBR 接触氧化生活污水示范工程一体化污水处理设备

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芴基d-a型小分子的设计及其存储性能

芴基D-A型小分子的设计及其存储性能

作者：刘宁南京邮电大学

学位级别：硕士

基于有机场效应晶体管的存储器件被广泛应用,是由于其具有容易堆叠大规模集成电路,逻辑信号非破坏性读出以及驻极体材料的溶解度较好等优势。存储器通过驻极体中的驻极体材料来存储电荷,驻极体材料的性质很大程度上决定着存储性能的好坏... 详细信息

基于有机场效应晶体管的存储器件被广泛应用,是由于其具有容易堆叠大规模集成电路,逻辑信号非破坏性读出以及驻极体材料的溶解度较好等优势。存储器通过驻极体中的驻极体材料来存储电荷,驻极体材料的性质很大程度上决定着存储性能的好坏,所以驻极体材料在OFET存储器中占据着非常重要的地位。在现有驻极体材料中,由于具有丰富的结构灵活性,低成本,溶液可加工性和三维堆叠能力等吸引人的特性,具有电双稳态行为的d-a聚合物基存储器件近来受到相当大的关注,d/A单元的引入,引起分子内电荷转移,使得分子具有良好的存储能力。然而,与聚合物相比,小分子具有明确的分子结构,低成本、简单,可设计性、易于纯化、可重现性、调控电子和结构等特性,因此,有机小分子作为数据存储的研究具有现实意义。而d/A单元的比例、d/A单元处于侧链或主链、d/A单元的排列顺序、d/A单元给电子或吸电子能力的差异等这些因素都能引起存储性能的差异。因此为了探究d/A单元对存储器件性能的影响,本文设计合成了一系列的d-a小分子,以探究不同的存储器件性能。第二章通过Suzuki偶联反应、傅克反应构筑以吸电子基团苯并噻二唑为桥,H型的末端基团接枝富电子芳香基团芴、芴醇、芘等具有给受体单元的H型d-a小分子(H-4F,H-4FOH,H-4Py)。端基接枝给体单元的H型小分子具有较好的发光特性,端基为芴基团的荧光量子效率在薄膜状态下可达0.89,且其溶剂成膜依赖性最小。分子制备的存储器件均表现出非易失特性,写入速度均小于0.02 s,H-4F分子的器件具备双向存储能力,负向存储性能最好,-40V写入,存储窗口为25.0 V,H-4FOH小分子迁移率达1.1 cm2/Vs,开关电流比为5.71×106,H-4Py稳定性最差。第三章通过Suzuki偶联反应、傅克反应、缩合反应等以苯并噻二唑为桥,H型的末端基团接枝醛基吸电子基团的具有给受体单元的对称H型d-a小分子(H-4CHO)。端基接受体单元的H型小分子的发光特性以及热稳定性均低于端基接给体单元的H型小分子端基接受体单元的H型小分子,其HOMO与H-4F能级接近,LUMO能级较H-4F深,带隙变宽,不利于电荷从并五苯隧穿被驻极体捕获,栅极电压为-100 V时,存储窗口为56.78 V,由于分子中受体单元的比例增加,导致电荷进入深陷阱,具有较少的电荷存储位点,不利于电荷存储,存储窗口变小,H-4CHO小分子的存储性能均不理想,但是维持时间可达到104 s。第四章通过傅克反应将H-4FOH分子与苯并噻二唑连接,形成封闭的日字型d-a分子,产率达20%。由于日字型结构的封闭,d-a型格子因为大环结构位阻效应增强,“日”字型小分子薄膜的荧光发射与溶液相比较,发生蓝移。合环后的“日”字型小分子的HOMO能级与未合环的H-4FOH分子相近,LUMO能级变小,有利于电子从并五苯传输,被驻极体捕获。日字型d-a分子制备的器件表现出优异的存储特性,栅极电压为-60 V写入,存储窗口为40.9 V;-80 V写入,存储窗口为59.4 V;-100 V写入,存储窗口为76.5 V,且未达到饱和状态,合环后的格子可以提高电荷的捕获能力,极大提高了存储特性。

关键词： OFET存储器驻极体材料 d-a 日字型小分子

基于苯并二噻吩和苯并噻二唑的d-a型共聚物第一性原理研究

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基于苯并二噻吩和苯并噻二唑的D-A型共聚物第一性原理研究

作者：李津郑州大学

学位级别：硕士

本体异质结有机太阳能电池是当前研究的重点,d-a型共聚物作为电池的电子给体材料近年来引起广泛关注。要进一步提高有机光伏电池的光电转换效率,d-a型共聚物活性层材料的设计和优化是关键的一步。本论文以苯并二噻吩（BdT）为电子给体单... 详细信息

本体异质结有机太阳能电池是当前研究的重点,d-a型共聚物作为电池的电子给体材料近年来引起广泛关注。要进一步提高有机光伏电池的光电转换效率,d-a型共聚物活性层材料的设计和优化是关键的一步。本论文以苯并二噻吩（BdT）为电子给体单元,苯并噻二唑（BT）类为电子受体单元作为d-a共聚体;用噻吩环作为π桥,构造出d-π-A（PBdT-dTBX,X=O、S、Se、Te）结构。采用第一性原理密度泛函理论,系统地计算相应的电子结构和光吸收谱。并比较不同氧族元素及氮N原子在受体单元中的替换对聚合物光吸收谱的影响。（1）借助于计算软件VASP,对BdT的三种同分异构体进行模拟计算,其结果与实验值一致。即,能隙计算值为2.38eV、2.46eV、2.42eV,相应实验值为2.17eV、2.49eV、2.26eV。说明选择的计算方法是可行的。然后选择其中带隙较小的结构作为给体单元与不同的受体单元结合来进行活性层材料的构建和结构上的优化。（2）在d-a共聚体受体X位进行元素替换,计算表明,当以O、S、Se、Te替换时,其体系的HOMO能级变化不大,LUMO能级逐渐靠近费米能级,带隙逐渐减小。在可见光区有两个较强的吸收峰,随着X位元素原子序数增大,位于4.0eV左右的光吸收峰位基本不变,另一光吸收峰强度明显增大并发生红移。（3）本论文选择噻吩环作为π-键桥。计算表明,与d-a结构相比,d-π-A结构的带隙均有所减小,证明π-键桥可以增大聚合物结构的共轭性,减小空间位阻和拓宽吸收光谱。其中X为Te时带隙最小,光吸收峰强度随着氧族元素原子序数的增大也明显增大并发生红移。（4）为了进一步分析结构与吸收谱的关系,本论文分别计算了d-a聚合物和PBdT、PBT的吸收谱以及PBdT的态密度,结果表明,4.0eV左右的光吸收峰主要是BdT单元的贡献,氧族元素的改变主要影响519.4-703.9 nm范围的光吸收。（5）第四章模拟了受体上C原子被N原子替换后对材料性质的影响,计算结果表明,N原子的替换可以减小聚合物的结构带隙,拓宽吸收范围。本论文工作的结论可以为有机聚合物结构的优化提供有益参考。本工作部分结果已经以论文形式被物理学报接收（2016年第10期）。

关键词：密度泛函理论太阳能电池 d-a 共聚物 d-π-A

d-a结构苝酰亚胺分子电子结构与聚集结构的调控研究

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D-A结构苝酰亚胺分子电子结构与聚集结构的调控研究

作者：许标华南理工大学

学位级别：硕士

苝酰亚胺是一种典型的n-型有机半导体材料。从化学结构的角度看,非取代苝酰亚胺分子具有平面的分子结构易形成分子间强π-π相互作用,在酰亚胺与bay区易于进行化学修饰;从电子结构的角度看,苝酰亚胺分子具有较低的前线轨道能级,通常用... 详细信息

苝酰亚胺是一种典型的n-型有机半导体材料。从化学结构的角度看,非取代苝酰亚胺分子具有平面的分子结构易形成分子间强π-π相互作用,在酰亚胺与bay区易于进行化学修饰;从电子结构的角度看,苝酰亚胺分子具有较低的前线轨道能级,通常用作电子受体基元。本论文基于苝酰亚胺类分子的化学结构特点与电子能级结构特点,设计合成了一系列具有d-a结构特征的苝酰亚胺衍生物,深入研究了光诱导分子内电子转移、电子能级结构调控及分子聚集结构等。主要包括以下三个方面的内容:1.通过在苝酰亚胺(A)N节点位置引入不同给电子能力的基团(d)构筑d-a结构分子并调控d-a结构单元间的距离,利用稳态及时间分辨光谱技术结合理论计算,深入研究了给受体单元电子能级结构及距离对光诱导电子转移过程的影响规律;研究结果对理解有机太阳能电池中吸光的非富勒烯受体和给体之间的电荷转移过程具有重要意义。2.在苝酰亚胺(A)bay区引入具有弱给电子特性的苯基取代基(d),通过氧化脱氢关环反应,增加苝酰亚胺稠环π平面结构,利用电子吸收光谱技术并结合理论计算,深入研究了苯基取代基关环前后对苝酰亚胺电子能级结构的影响规律,发现了在垂直于最低跃迁偶极方向共轭π电子数量对分子前线轨道反常的影响规律;研究结果对理解与设计二维共轭体系具有重要指导意义。3.在苝酰亚胺(A)bay区引入具有大π平面结构的六苯并蔻基团(d),利用分子间强π-π相互作用进行分子组装,通过电子吸收光谱与XRd衍射技术结合电子衍射与理论模拟,研究了聚集结构特征,发现了苝酰亚胺与六苯并蔻结构单元分别进行组装形成给体与受体分别的空穴与电子传输通道;研究结果对超分子聚集结构调控具有重要意义,获得的聚集体可能用于分子电子器件。

关键词：苝酰亚胺电荷转移共轭 d-a 聚集

新型苯并二噻咯及其构筑的共轭聚合物的合成与表征

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新型苯并二噻咯及其构筑的共轭聚合物的合成与表征

作者：贺李文斐杭州师范大学

学位级别：硕士

噻咯及其衍生物是一类重要的含硅杂环化合物,具有优良的光电性能,如高电子亲和力和高电子迁移率,因而备受关注。本论文设计合成与表征了一种新型的苯并二噻咯功能单体,计算了其前线轨道能级,并制备与表征了一系列基于此苯并二噻咯构筑... 详细信息

噻咯及其衍生物是一类重要的含硅杂环化合物,具有优良的光电性能,如高电子亲和力和高电子迁移率,因而备受关注。本论文设计合成与表征了一种新型的苯并二噻咯功能单体,计算了其前线轨道能级,并制备与表征了一系列基于此苯并二噻咯构筑的新型d-a型共轭聚合物。(1)设计、计算、合成了新型的苯并二噻咯,并对其进行了表征。苯并二噻咯分子表现出其独有的“三峰形态”紫外吸收:在280 nm-400 nm的吸收范围内,存在302 nm、313 nm和344 nm三处最大吸收峰。(2)设计、合成与表征了一系列由苯并二噻咯功能单体和二噻吩苯并噻二唑衍生物构筑的d-a型共轭聚合物(P1/1-P1/3)。该系列聚合物热稳定性良好,溶于氯仿。与经典的苯并二噻吩类共轭聚合物相比较,该系列聚合物在蓝紫光区域有更高效率的吸收。(3)将经典的苯并二噻吩供电单体按不同比例引入上述聚合物中,得到一组由苯并二噻咯功能单体、苯并二噻吩功能单体和二噻吩苯并噻二唑衍生物构筑的d-a型共轭聚合物(P2/1-P2/5)。该系列聚合物的蓝紫光吸收效率可以由苯并二噻咯功能单体和苯并二噻吩功能单体的比例进行调控,得到性能更加优异的新型d-a型共轭聚合物。

关键词：新型给电子单体苯并二噻咯独特紫外吸收 d-a 型共轭聚合物

二硫富瓦烯衍生物对可见光捕获能力的调控及其在太阳能电池中的应用

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二硫富瓦烯衍生物对可见光捕获能力的调控及其在太阳能电池中的应...

作者：曹亚雄太原理工大学

学位级别：硕士

分子结构为给体-受体(d-a)型的有机染料,具有分子内电荷转移的特性。由于有机染料制作成本低,摩尔消光系数高,分子结构易于调整等优点,d-a型染料已被广泛应用在染料敏化太阳能电池、有机小分子/聚合物电池等方面。在染料敏化太阳能电池... 详细信息

分子结构为给体-受体(d-a)型的有机染料,具有分子内电荷转移的特性。由于有机染料制作成本低,摩尔消光系数高,分子结构易于调整等优点,d-a型染料已被广泛应用在染料敏化太阳能电池、有机小分子/聚合物电池等方面。在染料敏化太阳能电池、有机小分子/聚合物电池中,d-a型有机染料起着捕获太阳光的作用,直接影响着电池的光电转换效率,这说明研究d-a型有机染料对提高太阳能电池效率具有重要的意义。本论文中,我们以d-a型二硫富瓦烯光捕获染料为目标,通过电子受体以及共轭桥结构等选择对其光捕获能力进行了调控研究,并对它们在染料敏化太阳能电池及有机小分子电池等方面开展了应用研究。取得了如下实验结果:1.合成了一系列二硫富瓦烯为电子给体,吡啶为电子受体,苯-噻吩和噻吩-苯为共轭桥的单体型有机染料dTFPy3和dTFPy4,以及与之对应的两个二聚体型有机染料d-dTFPy3和d-dTFPy4。实验结果表明:调整共轭桥上富电子噻吩靠近给体一端时可使有机染料的吸收波长红移;二聚体型分子可显著提高有机染料的吸光强度,其吸收强度大约是单体的两倍。在这四个有机染料中,d-dTFPy4表现出最佳的光捕获能力,以其制备的染料敏化太阳能电池,光电转换效率可达5.26%。2.为了进一步提高二硫富瓦烯染料对整个可见光区的捕获能力,我们设计合成了以二硫富瓦烯为给体,苯-3,4-乙烯二氧噻吩-苯为共轭桥,三腈基呋喃衍生物(TCF)为电子受体的有机染料dTCF。实验结果表明:dTCF在溶液中具有两个吸收峰,在四氢呋喃溶液中的吸收峰分别位于548 nm和401 nm,两个吸收峰的摩尔消光系数分别为4.65×104 M cm和3.79×104M cm,其吸收光谱可覆盖整个可见光区。以其作为电子给体材料,PC61BM作为电子受体材料,制备了有机太阳能电池,光电转换效率达到0.28%。3.在有机染料dTCF分子结构基础上,设计合成了二聚体型有机染料d-dTCF。实验结果表明:与dTCF相比,二聚体d-dTCF可大大提高吸光度,其在四氢呋喃溶液中的吸收峰分别位于532 nm和401 nm,两个吸收峰的摩尔消光系数分别达到了5.76×104 M cm和4.40×104 M cm,大大提高了对可见光的捕获能力,展示了用d-dTCF制备高效太阳能电池的可能。

关键词：二硫富瓦烯染料 d-a 给体受体可见光捕获

基于三苯胺的星型齐聚噻吩衍生物的合成及其电致变色性能

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基于三苯胺的星型齐聚噻吩衍生物的合成及其电致变色性能

作者：马晓丹华南理工大学

学位级别：硕士

齐聚噻吩及其衍生物由于具有优异的光电性能和电荷传输能力而成为有机光电材料的研究热点之一。目前虽有文献报道有关p型掺杂的线型结构的电致变色材料,但是星型结构材料的研究报道相对较少;为了发展新型的电致变色材料,本论文中,作者... 详细信息

齐聚噻吩及其衍生物由于具有优异的光电性能和电荷传输能力而成为有机光电材料的研究热点之一。目前虽有文献报道有关p型掺杂的线型结构的电致变色材料,但是星型结构材料的研究报道相对较少;为了发展新型的电致变色材料,本论文中,作者设计合成了系列基于三苯胺的星型齐聚噻吩衍生物,并探讨了其做为电致变色材料的应用。本文设计合成了以下以三苯胺和d-a结构为基础的星型齐聚噻吩衍生物:三(4-(2’-噻吩)苯)胺(3TPA)、三(4-(5’-羧基-2’-噻吩)苯)胺(3TPA-3COOH)、三(4-(5’-醛基-2’-噻吩)苯)胺(3TPA-3CHO)、三(4-(5’-18胺-2’-噻吩)苯)胺(3TPA-3NC18)。同时通过高分辨质谱、核磁、红外光谱对其结构进行了确认和表征,目标化合物的结构式如下:通过紫外-可见光光谱仪、电化学工作站和荧光光谱仪对所合成化合物的光电性能进行了研究,测定了其紫外最大吸收波长,带边波长,起始氧化电位和起始还原电位,荧光发射光谱,计算了其光学能隙、电化学能隙和荧光量子效率,同时通过热重分析测定了所合成化合物的热稳定性,结果表明所合成的化合物均具有良好的热稳定性。通过真空蒸镀的方法将三种化合物分别做为电致变色活性层制备了液态电致变色器件和半固态电致变色器件,研究了三种化合物的电致变色性能,对液态器件的光谱电化学性能、响应时间和对比度进行了研究。研究结果表明,在一定电压下,3TPA实现了从浅黄色到蓝的变化且可以在蓝色和橘黄色之间可逆变化,3TPA-3CHO在浅红色和橘红色之间变化,3TPA-3NC18可以在浅黄色和红色之间可逆变化。三种化合物均表现出良好的电致变色性能,响应时间均在2s以内,3TPA-3NC18的对比度达到40%以上。

关键词：星型结构 d-a 电致变色光电性能热稳定性