氟原子对光伏聚合物性能的影响

以二（2-辛基十二烷氧基）苯并二噻吩（ODBDT）为供体单元，分别与受体单元二噻吩苯并噻二唑（DTBT）和二氟代二噻吩苯并噻二唑（DTffBT）共聚，合成了两种具有给-受体（D-A）结构的共轭聚合物PODBDT-DTBT和PODBDT-DTffBT。利用紫外-可见吸收光谱、循环伏安法研究了聚合物的光物理与电化学性能，并通过光伏性能测试研究了氟原子对聚合物太阳能电池的影响规律。结果表明，氟原子的引入使得聚合物的光学带隙变窄，溶解性变差；基于PODBDT-DTBT或PODBDT-DTffBT与PC₇₁BM共混制备的本体异质结太阳能电池，光电转化效率分别为3.01%和2.00%。     

一种咔唑-苯并噻二唑共聚物的合成与光伏性能研究

以N-十二烷基-2,7-咔唑为给体单元、5,6-二辛氧基二噻吩苯并噻二唑为受体单元，通过Suzuki偶联反应合成了一种具有给-受体结构的共轭聚合物聚N-十二烷基-2,7-咔唑-5,6-二辛氧基-4,7-二噻吩-2-基-苯并噻二唑（PC-DODTBT），并研究了该聚合物的光物理与电化学性能。结果表明，以PC-DODTBT为电子给体，PCBM为电子受体，制得的共混体相异质结太阳能电池在AM1.5、100 mW/cm²模拟太阳光下，开路电压为0.88 V，短路电流为2.04 mA/cm²，填充因子为0.51，能量转换效率为0.92%。     

聚(4,7-二(4-己基噻吩-2-基)-2,1,3-苯并噻二唑)的合成及光/电化学性质研究

本文通过Still偶联反应合成了4,7-二(4-己基噻吩-2-基)-2,1,3-苯并噻二唑,进一步经Fe Cl3氧化法合成得到聚(4,7-二(4-己基噻吩-2-基)-2,1,3-苯并噻二唑)(PHB),并利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、发光光谱、循环伏安曲线及热重(TG)进行表征.与聚3-己基噻吩(P3HT)的光/电化学性质比较表明,共轭链中D-A推拉电子结构的形成能显著提高共轭高分子聚合物最大吸收波长,降低带隙.     

苯并噻二唑为中心的A-π-A-π-A型小分子光伏材料合成与性能研究

以苯并噻二唑为中心给体,利用Suzuki偶联和Knoevengel缩合等经典有机反应将吸电子基团氟原子和氰基引入到分子末端,完成了两个未见报道的以苯并噻二唑为中心的A-π-A-π-A型小分子化合物2F-TT-BT和2CN-TT-BT的合成,其化学结构通过核磁和高分辨质谱予以证实.通过紫外-可见吸收光谱、电化学循环伏安法及密度泛函理论计算对其光物理和电化学性质进行了实验及理论的研究.研究表明,合成的小分子材料对太阳光的吸收可覆盖整个紫外-可见吸收范围,具有与PC61BM相匹配的HOMO和LUMO能级,满足了溶液过程有机太阳能电池制备的基本要求.初步探索了材料的光伏性能,以小分子2F-TT-BT为给体,制作了结构为ITO/PEDOT:PSS/2F-TT-BT:PC61BM(质量比1∶2)/Al的体异质结(BHJ)太阳能电池,能量转换效率为0.53%,实验结果表明此类小分子是潜在的有机太阳能电池材料.     

基于苯并噻二唑的小分子光伏材料设计合成与性质研究

通过Suzuki偶联反应成功合成了两种新型的小分子光伏给体材料BT-1和BT-2,其以5,6-正辛氧基苯并噻二唑为中心吸电子单元,分别以9-苯基-9H-咔唑或N,N-二甲基苯胺为末端给电子单元,以联二噻吩或噻吩为桥键.利用核磁和高分辨质谱对其进行了结构表征.通过紫外-可见吸收光谱和电化学循环伏安法及密度泛函和含时密度泛函理论对其性质进行了研究.结果表明,BT-1和BT-2在常规有机溶剂中具有良好的溶解性;具有较宽的紫外-可见光谱吸收范围;具有与受体材料PC61BM相匹配的HOMO和LUMO能级.其中,弱给电子单元9-苯基-9H-咔唑的引入有效降低了BT-1的HOMO能级,有助于获得较高的开路电压;强给电子单元N,N-二甲基苯胺的引入降低了BT-2的禁带宽度,有利于获得较大的短路电流.     

基于芴-苯并噻二唑的小分子光伏材料合成与性能

成功设计并合成了以三键为桥键,苯并噻二唑为受体(A)单元,二己基芴为给体(D)单元的D-π-A-π-D型小分子光伏材料FLEBT,利用核磁、高分辨质谱对该化合物进行了结构表征.FLEBT的光学性能和电化学性能分别通过紫外-可见光谱及循环伏安法进行测定.结果显示,FLEBT在有机溶剂中具有较好的溶解性和成膜性,具有较强的分子内电荷迁移(ICT)特征、较宽的紫外-可见吸收范围,并具有与受体材料PC61BM相匹配的电子能级.因此利用FLEBT为给体材料,PC61BM为受体材料,通过溶液过程加工法制作了体异质结(BHJ)太阳能电池,初步探索了材料的光伏性能.在模拟太阳光AM 1.5G(100mW·cm-2)下,器件开路电压(Voc)为0.72V,短路电流(Jsc)为0.93mA·cm-2,光电转换效率(PCE)为0.18%.研究结果表明,这类小分子是一种潜在的有机小分子光伏材料.     

聚苯撑乙炔与电子受体共聚物的合成及光伏研究

利用钯催化剂(Pd(PPh3)2Cl2)和相转移催化剂(PTC),采用Heck交叉偶联缩聚反应合成了聚(苯撑乙炔撑-苯并噻二唑)系列交替共聚物(PPE-BT),比较了聚合物的紫外吸收光谱和荧光光谱特征。PPE-BT与给体MEH-PPV构成器件时,其能量转换效率为2.54×10-3,说明电子在PPE-BT和PPE-DCNTB中的迁移率较小。     

给体-受体型聚合物光伏电池材料的设计合成及器件

给体-受体型聚合物是目前研究最广且性能最优的太阳能电池材料。本文以笔者课题组的研究成果为基础,结合国内外最新研究结果,综述了给体-受体型聚合物光伏电池材料及其电池器件加工工艺与技术的最新研究进展。本文介绍的聚合物材料主要包括卟啉类、萘并二噻吩类、苯并噻(噁)二唑类、二茚并二噻吩类等,电池器件加工技术方面则包括溶剂添加剂和界面修饰层的应用及其对光伏电池性能的影响等。     

4-(5-芳基-1,3,4-噻二唑-2-基硫代)-2-三氟甲基噻吩并[2,3-d]嘧啶的合成

以5-芳基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇与2-三氟甲基-4-氯噻吩并[2,3-d]嘧啶发生亲核取代反应,合成出四种结构新颖的含噻二唑环噻吩并[2,3-d]嘧啶类含氟衍生物,用红外光谱、核磁共振氢谱和元素分析方法进行了表征.     

基于噻唑并噻唑结构的共轭聚合物太阳能电池材料的合成与表征

为了得到一种新型高效的聚合物太阳能电池材料,通过Stille聚合反应合成了一种以噻唑并噻唑为电子受体单元和硅基联噻吩为电子给体单元的交替共轭聚合物(PTTz-Si)。这种聚合物具有较窄的光学带隙(1.77eV)、较高的热稳定性以及比较宽泛的紫外可见吸收光谱,其良好的溶解性保证了可以通过溶液加工制备成有机太阳能电池器件,是一种潜在的聚合物太阳能电池活性层供体材料。通过核磁共振氢谱、碳谱、热重分析、紫外可见吸收光谱、凝胶渗透色谱和电化学等测试方法对该聚合物进行了表征,并且将聚合物与PC71CM共混制备聚合物太阳能电池器件,获取0.76%的光电转化效率。     

基于苯并噻二唑衍生物的荧光传感器检测铜离子和氟离子（英文）

报道了一种基于苯并噻二唑衍生物的荧光传感器用于检测金属铜离子和氟离子。通过紫外可见光谱和荧光光谱研究此传感器检测离子的能力。研究表明,在所测试的阴离子中,只有氟离子可以引起此荧光探针的吸收峰蓝移(从390 nm到383 nm),并伴随着一定强度的减弱。同样氟离子可以引起此荧光探针的荧光强度降低并且蓝移(从496 nm到488 nm)。在所测试的阳离子中,铜离子可引起荧光探针的吸收峰红移,荧光强度淬灭90%。此外,当加入铜离子和氟离子的先后顺序不同时,引起的荧光光谱变化也不同。     

基于三苯胺共轭侧链苯并二噻吩交替环戊二烯宽带隙聚合物的构筑

以苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-4,8-二酮、4-溴-4′,4′-二甲氧基三苯胺等为原料,通过Miyaura硼化反应、Stille偶联反应及Suzuki偶联反应设计合成了基于三苯胺共轭侧链苯并二噻吩交替环戊二烯宽带隙聚合物供体材料PBF-EH.通过核磁共振氢谱仪解析各中间产物及目标产物的分子结构,通过紫外-可...     

新型烯丙基苯并噁嗪的合成及其固化过程的研究

采用联苯二酚和双酚A分别制备了两种含有反应性烯丙基基团的新型苯并嗪单体:二(N-烯丙基-4-二氢-1,3,2-苯并嗪)和(2,2’-(N-烯丙基)-4二氢-1,3,2-苯并噁嗪)-丙烷,采用核磁、红外以及元素分析对产物的结构与组成进行了分析;采用分段固化的方法研究了DBA单体的热固化行为;研究并比较了由这两种单体所得聚合物的动态力学性能以及耐热性能.     

基于双氰基茚满二酮吸电子单元的非对称小分子给体的合成及其光伏性能

采用双氰基茚满二酮为吸电子单元，分别以苯并二噻吩并吡咯和4,4’-二甲基三苯胺为给电子单元，设计合成了两种具有给电子-吸电子(D-A)型结构的非对称小分子给体材料D1和D2;通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安法研究了这两个小分子给体的光学性能及电化学性质，并考察了由这两个小分子和C₇₀制备的全小分子有机太阳能电池的光伏性能.研究结果表明：含有稠环给电子单元的小分子给体D1比含有三苯胺给电子单元的D2具有更宽的光学吸收、更低的最高占据分子轨道能级和更好的光伏性能；以D1和D2为给体、C₇₀为受体的可真空蒸镀有机太阳能电池的最高光电转换效率分别为5.03%和3.78%.     

异质结型有机太阳能电池材料的最新研究进展

作为一种低耗、高效的有机光伏器件,异质结型有机太阳能电池具有成本低、重量轻、柔韧性好等优点,已引起国内外的广泛关注.设计并合成性能优良、结构新颖的有机/聚合物电子给体和电子受体材料、提高光电转换率是太阳能电池研发的关键问题之一.本文简要介绍了异质结型有机太阳能电池的特点和工作原理,从聚对苯撑乙烯衍生物、苯并噻吩类以及苯并噻二唑类聚合物三个方面系统地综述了有机太阳能电池给体材料的研究进展.同时,依据有机太阳能电池受体材料的发展历程,较全面阐述了富勒烯衍生物、9,9-联亚芴基衍生物和苝二酰亚胺衍生物三类受体材料的结构特点及其在有机光伏器件中的应用与发展.最后,对异质结型有机太阳能电池发展趋势和应用前景做了展望.     

基于噻唑并噻唑结构的共轭聚合物太阳能电池材料的合成与表征简

为了得到一种新型高效的聚合物太阳能电池材料,通过Stille聚合反应合成了一种以噻唑并噻唑为电子受体单元和硅基联噻吩为电子给体单元的交替共轭聚合物（PTTz-Si）。这种聚合物具有较窄的光学带隙（1．77 eV）、较高的热稳定性以及比较宽泛的紫外可见吸收光谱,其良好的溶解性保证了可以通过溶液加工制备成有机太阳能电池器件,是一种潜在的聚合物太阳能电池活性层供体材料。通过核磁共振氢谱、碳谱、热重分析、紫外可见吸收光谱、凝胶渗透色谱和电化学等测试方法对该聚合物进行了表征,并且将聚合物与PC71 CM共混制备聚合物太阳能电池器件,获取0．76％的光电转化效率。     

一种新型苯并[C]噻吩的合成

苯并［Ｃ］噻吩具有很好的反应性能,作为许多反应的原料而受到重视．尤其在苯并［Ｃ］噻吩经光聚合制得聚苯并［Ｃ］噻吩后［１］,因其具独特的导电性能而日益受到重视［２,３］．Ｃａｖａ等人用邻二（溴甲基）苯和硫化钠反应,一步制成１,３－二氢苯并［Ｃ］噻吩［４...     

共轭单元调控三苯胺类敏化染料电子激发性质的计算研究

为了增强传统乙烯键π桥的拉电子能力,针对经典D-A-π-A型三苯胺基敏化染料在电荷转移过程中的分子内回流现象,通过在额外受体苯并噻二唑和π桥乙烯之间增加苯、噻吩、呋喃和吡咯等共轭单元设计了4个新的染料分子,基于第一性原理计算探究了共轭单元对染料RL1激发态的调控作用。结果表明,苯并噻二唑在起到额外受体电子推拉作用的同时,由于较强的吸电子能力,导致一定的电子回流;设计的4种染料分子与RL1染料相比,苯、噻吩、呋喃和吡咯既减弱了苯并噻二唑的吸电子能力,又起到了一定的电子供体作用,明显增强了氰基乙酸基团的吸电子能力。在染料分子的设计和合成中,研究结果可为进一步提升染料的光电转化效率提供理论依据。     

苯乙炔封端超支化聚醚醚酮的合成及性能

采用亲核取代反应, 通过A₂+B₃方法制备含联苯结 构氟封端超支化聚醚醚酮(HPDEEK-F), 用4-苯乙炔苯酚与得到的氟封端聚合物反应, 制得苯乙炔封端的超支化聚醚醚酮(HPDEEK-PEP), 并研究了其结构和性能. 结果表明, 苯乙炔封端聚合物的玻璃化转变温度高于氟封端聚合物的玻璃化转变温度, 热稳定性好于氟封端聚合物, 两种聚合物在极性溶剂中都具有良好的溶解性.     

含氟苯并噁唑聚合物的合成

以双酚AF为原料,通过硝化和还原合成得到含氟苯并噁唑聚合物的单体2,2-双(4-羟基-3-氨基苯基)六氟丙烷(3)。将等摩尔量的对苯二甲酰氯与化合物3反应制得邻羟基酰胺聚合物5,然后再高温脱水环化即得到含氟聚苯并噁唑聚合物6。通过红外、质谱和核磁等表征手段确定了双酚AF的硝化产物2和含氟苯并噁唑聚合物单体3结构。邻羟基酰胺聚合物5及含氟聚苯并噁唑聚合物6的结构由红外表征确定。热重分析表明,含氟聚苯并噁唑聚合物6的5%失重温度为530℃,分解温度为573℃,具有良好的热稳定性。