不同π链的芳胺类敏化剂性质的理论研究

基于3-(4-(5-(4-(二-(4-甲氧基-苯基)-氨基)-苯乙炔)-噻吩-2-基)-2-氟代苯)-2-氰基-丙烯酸(AS5)敏化剂的D-π-A结构,通过修改π链,设计了2组新型的芳胺类敏化剂.采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)分析了该敏化剂的基态和激发态,同时研究了其几何结构、前线分子轨道、内部电荷转移过程及紫外可见吸收光谱等,此外还计算了该敏化剂的电子注射驱动力、再生效率和光捕获效率等一系列影响敏化效率的理论参数,对所设计分子作为染料敏化太阳能电池敏化剂的性能进行了有效的评估.计算结果表明,当噻吩基团处于敏化剂锚定基团附近位置时,其所对应敏化剂拥有较强的吸收带及较大的内部电荷转移量以及足够大的注射驱动力和再生驱动力等优点.     

共敏化有机染料分子对敏化太阳能电池短路电流密度的影响

基于实验报道的有机共敏化剂D35和XY1,运用量子化学手段研究了有机染料的电子结构和光电转换效率之间的关系.通过密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算了电子结构和电子吸收光谱,研究对比了基于D35衍生设计的染料分子1-6.结果表明,D35分子共轭桥的甲氧基化提高了染料分子的可见光吸收强度,拓宽了光谱响应范围,使共敏化有机染料电池的最大短路电流密度明显提升.该研究可为有机染料共敏化太阳能电池的理性分子设计提供理论依据.     

三苯胺类太阳能电池染料敏化剂的研究进展

染料敏化太阳能电池(简称DSSC)以成本低、易于制造、可大面积生产和环保的特点受到广泛关注。染料敏化剂是DSSC的核心组成部分,起着收集太阳光并将激发态电子注入到半导体导带的作用,对光电转换效率至关重要。有机染料易于合成,通过分子设计可以调控光物理和电化学特性。三苯胺是强的供电子基团,其非平面空间结构使得染料分子聚集程度减弱,这些性能均有利于提高染料的吸收性能和电子传输效率。以三苯胺或取代三苯胺作为给电子体的有机染料敏化剂,提高了太阳能电池的光电转化效率,是近年来的研究热点。     

气相丙酮分子与带电离子的低激发态特性

采用密度泛函理论中的B3P86方法,在6-311++G(d,p)基组水平上,优化气相丙酮分子及带电离子的基态稳定几何构型,并用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法,研究气相丙酮分子和离子的低激发态特性.结果表明:随着分子获得电子数目的增加,体系能量逐渐增加;S1激发态能量与基态能量差值ΔE减小;分子荧光波长急剧增加;电子跃迁轨道数减少.     

环辛酮分子在非对称外电场作用下的光谱性质计算

采用密度泛函理论中的B3P86方法, 在6-311++G(2-df-)基组水平上, 计算得到不同外电场(-0.008 0~0.002 5)作用下环辛酮分子的基态构型, 再用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究相同电场强度对优化环辛酮分子激发能和振子强度的影响. 计算结果表明： 电场强度影响分子的几何构型; 激发能随电场强度反向变化, 即环辛酮分子在电场作用下易解离和激发.     

热活化延迟荧光分子取代基位置对发光性质影响的理论研究

热活化延迟荧光(TADF)材料具有较高的激子利用率，在有机发光二极管(OLED)研究中备受关注.与蓝色和绿色TADF分子相比，红色TADF分子发光能隙窄，其激发态很容易以不发光的非辐射方式失活回到基态，因此，实验上很难获得发光效率较高的红色TADF材料.本文应用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法，研究了互为异构体的T-DA-2和C-DA-2分子的电子吸收光谱、延迟荧光性质及光物理过程机制.结果表明，T-DA-2和C-DA-2分子的电子吸收谱主要来自基态到较高能级激发态的电子跃迁，并且其荧光发射遵循反-Kasha规则.和C-DA-2分子相比，异构体T-DA-2分子因其更小的内转换速率和更有效的反系间窜越过程而具有更好的荧光和延时荧光特性，表现出显著的取代基位置效应.     

气相Lys分子体系捕获双电子单重激发态的特性

采用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法, 在6-311+G(2df)基组水平上, 对气相赖氨酸（Lys）分子和Lys^2-的基态稳定构型进行优化, 并用含时密度泛函理论（TD DFT)方法考察气相Lys分子和带电离子体系单重激发态的特性. 结果表明： Lys分子体系捕获双电子时, 其体系能量有所增加; S1单重激发态与S0基态能量差值变小; 分子体系的荧光波长增加; S7单重激发态跃迁轨道数减少.     

气相Lys分子体系捕获双电子单重激发态的特性

采用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法, 在6-311+G(2df)基组水平上, 对气相赖氨酸（Lys）分子和Lys^2-的基态稳定构型进行优化, 并用含时密度泛函理论（TD DFT)方法考察气相Lys分子和带电离子体系单重激发态的特性. 结果表明： Lys分子体系捕获双电子时, 其体系能量有所增加； S1单重激发态与S0基态能量差值变小； 分子体系的荧光波长增加； S7单重激发态跃迁轨道数减少.     

1-甲基-酰胺基蒽醌中分子内电荷转移的理论研究

本文采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对1-甲基-酰胺基蒽醌(MAAQ)的基态和激发态性质做了一系列计算研究.在基态,MAAQ中酰胺基与蒽醌分子是共平面的,并且酰胺基和蒽醌分子之间形成了一个分子内氢键C=O…H-N. S_0→S_1的跃迁属于一个明显的π→π~*特性.在第一单重激发态,MAAQ具有两个稳定结构(平面构型nMAAQ和扭曲的构型tMAAQ).其中,nMAAQ是占优势的构象.同时,在MAAQ的溶剂中,观察不到tMAAQ的发射光谱.在激发态,MAAQ发生了扭曲的分子内电荷转移(TICT)过程.在基态MAAQ与F~-形成了一个分子间氢键F…H-N,而激发态MAAQ-F~-复合物发生了激发态分子间质子转移现象.     

3种卤化氟硼二吡咯染料的理论光谱计算

氟硼二吡咯(BODIPY)染料是一种新型的荧光染料,具备优良的光物理和光化学能性质,是近来化学研究的一个热点.通过密度泛函理论B3LYP/genecp的方法优化计算3种卤化BODIPY染料的分子结构,探讨了其分子结构与前线轨道、能量的关系.运用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算它们在气相和溶液相中的吸收光谱.理论吸收光谱证实3种卤化BODIPY分子随着吸电子原子的增加及分子对称性的变化导致不同程度的红移,并且最大吸收峰均来自HOMO→LUMO(π→π*)跃迁.     

低聚3-噻吩甲酸对纳晶TiO_2电极的敏化

通过光照化学聚合法合成低聚3-噻吩甲酸太阳能电池光敏染料,对染料的光、电化学性能进行测定.结果表明在模拟太阳光AM1.5照射下,以其为染料敏化剂的太阳能电池的光电转换效率达到0.12%.该染料具有良好的吸附性和光稳定性,适于用作太阳能电池的光敏染料.     

磷掺杂半导体单壁碳纳米管电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了掺磷(P)单壁碳纳米管(SWCNT)的电子结构性质.结果表明,引入掺杂原子可显著改变SWCNT费米能级附近的能带结构,掺杂SWCNT的电子态密度(DOS)向低能端移动,其最高分子占据轨道(HOMO)与最低分子非占据轨道(LUMO)间的能隙减小,掺杂的磷原子比碳原子多出的电子更容易从价带向导带跃迁.     

HOC1分子基态（X^1A′）的分析势能函数

应用群论及原子分子反应静力学方法推导了HOC1分子的电子态及其离解极限,采用B3P86方法,在CC-PVTZ水平上,优化出HOC1基态分子稳定构型为单重态的Cs构型,其平衡核间距RH-O=0．0965nm、RCI-O=0．1692nm、∠HOC1=102．9°,能量为．536．5061a．u．．同时计算出基态的简正振动频率：对称伸缩振动频率V（A）=769．6cm^-1,弯曲振动频率V（A′）=1273．3cm^-1和反对称伸缩振动频率V（A′）=3805．8cm^-1．在此基础上,使用多体项展式理论方法,导出了基态HOC1分子的全空间解析势能函数,该势能函数准确再现了HOC1（Cs）平衡结构．     

甲基对1,3,6,8-苯基芘光电性质的影响

采用密度泛函理论(DFT)等量子化学方法对3种甲基取代1,3,6,8-苯基芘化合物进行计算研究.研究包括基态和激发态几何结构、前线分子轨道、电离能、电子亲和势、空穴/电子重组能及吸收光谱和发射光谱等信息.结果表明:化合物的光电性质与苯环上甲基的取代位置密不可分.在苯环对位引入甲基,所设计的化合物1,3,6,8-对甲苯基芘(TPPy)与在苯环间位引入甲基的1,3,6,8-间二甲苯基芘(TDMPPy)具有相似的结构和光电性质,值得进一步实验探索研究.     

液晶彩色显示用正性黄、红色蔥醌型二色性染料的研究

合成了1,5-二羟基-2-对烷氧基苯基蒽醌和1,5-二羟基-3-对烷氧基苯基蒽醌型黄色正性的二色性染料8个。1-氨基4-羟基-2-苯硫基蒽醌及1-氨基-4-羟基-2-苄氧基蒽醌红色正性的二色性染料2个。测定了染料分子在液晶中的有序参数,用CAMTC-ppp程序,计算了染料的跃迁能及染料分子的基态和激发态的偶极矩,发现染料分子在液晶中有序参数与染料分子基态和激发态偶极矩之间夹角θ有密切的关系。     

压力作用下六方钛电子结构和弹性性质的第一性原理计算

通过基于密度泛函理论（DFT）框架下广义梯度近似（GGA）平面波超软赝势法,计算了六方钛在压力作用下的电子结构和弹性性质．结果表明：随着压力的增加,导致状态密度的展宽和状态密度峰值的减小,同时费米面向高能方向移动;计算所得在0GPa下的弹性常数与实验结果相符,说明采用广义梯度近似可合理计算六方金属钛的弹性性质,据此还计算了不同压力下的弹性常数,为六方金属钛的实际应用提供了理论依据．     

重夸克极限下激发态B介子光锥分布振幅的计算

在重夸克展开的领头阶计算了激发态B介子,包括矢量介子B＊（3 S1）、轴矢量介子B1（1 P1、3 P1混合）及标量B介子（3 P0）的光锥分布振幅.利用运动方程以及重夸克对称性的限制,得到了2粒子和3粒子分布振幅的关系.矢量介子B＊的分布振幅关系与文献[1]中基态赝标量B介子（1 S1）相同;但对于轴矢量介子B1和标量B介子,给出了新的结果.对这些新的振幅关系进行求解,进一步模型无关的确定了B1和标量B介子夸克-反夸克2粒子分布振幅的表达式.与基态B介子情况类似,最低扭度的分布振幅中也有来自多粒子态的贡献.     

CdS_xSe_(1-x)合金结构、电子结构和光学性质的第一性原理研究

用密度泛函理论究了闪锌矿型三元合金体系Cd SxSe1-x的晶体结构、电子结构和光学性质.计算了组分参数在0≤x≤1范围内Cd SxSe1-x的电子结构、态密度和带隙,计算结果表明Cd SxSe1-x为直接带隙半导体材料,其带隙随Se含量的增加而减小.分析了Cd SxSe1-x的复介电函数和吸收系数等光学性质随光子能量变化的关系,随Se元素含量增加,各光学特性曲线向低能方向移动.     

二氯卡宾消耗臭氧的反应机理研究

采用密度泛函理论对单重态势能面上的二氯卡宾1 CCl2与臭氧1 O3反应的微观机理进行了研究.在B3LYP/6-311G(d,p)水平上全参数优化反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,同时使用内禀反应坐标(IRC)在同一水平上对过渡态与中间体之间的联系进行了确认,并且在QCISD/6-311G(d,p)水平上计算了各驻点的单点能.研究得到1 CCl2与1 O3反应的8种产物通道,即P1(Cl2CO+1 O2)、P2(CO2+ClClO)、P3(CO3+Cl2)、P4(CO+ClOOCl)、P5(CO2+ClOCl)、P6(v-CO2+ClOCl)、P7(ClCClO+1 O2)和P8(COO+ClOCl),其中通道P1(Cl2CO+1 O2)是最主要的产物通道,通道P2(CO2+ClClO)、P3(CO3+Cl2)、P4(CO+ClOOCl)对反应体系的产物贡献依次减小,而通道P5(CO2+ClOCl)、P6(v-CO2+ClOCl)、P7(ClCClO+1 O2)和P8(COO+ClOCl)很难生成.     

吡啶甲酸铑阳离子催化甲醇羰基化反应IRC解析及催化剂结构与性能的理论计算

分别采用从头算HF方法和密度泛函(DFT) B3LYP方法,在LANL2DZ基组下,应用内禀反应坐标(IRC)理论分析吡啶甲酸铑阳离子催化甲醇羰基化决速步骤反应沿最小能量途径(MEP)上相互作用分子间化学键的变化,对比[Rh(CO)2I2)]-催化剂,从催化剂结构、分子轨道分布等方面,探讨吡啶甲酸铑阳离子催化剂具有较高...