［60］富勒烯硫桥键联1,3-二硫杂环戊烯基-2-硫酮衍生物的理论研究及合成和表征

摘要为了获得具有长寿命电荷分离态的［60］富勒烯-富硫衍生物有机功能分子, 我们设计了用单键硫桥键联［60］富勒烯和硫酮衍生物的分子7和8, 用半经验AM1方法得出最低能量的几何结构, 在此基础上用密度泛函(DFT) B3LYP/3-21G方法,对其进行计算, 得出电子相关的优化参数, 预测其稳定性. 发现用硫桥链接后, 硫酮部分和C60部分之间的距离比文献报道的无硫桥链接的C60衍生物要短, 且能隙变小, 使得在光激发下形成激发态较容易. 同时用硫酮烯砜6与C60发生Diels-Alder环加成反应, 合成了这两个新化合物, 用TOF-MS， 1H NMR， 13C NMR, IR， UV-Vis和荧光光谱等进行了结构表征.     

7-氯-[1，2，3，4]-四氢吩嗪-[2，3]-并富勒烯[60]的合成

60富勒烯及其衍生物因其结构的特殊性,在有机超导、分子磁性、有机发光材料、分子器件、非线性光学活性、能量代谢和生物活性等[1]方面表现出独特的性能和潜在的应用前景,是非常活跃的研究领域之一.     

CoC60(OH)的合成及氧化还原性能

富勒烯独特的电子及空间结构 ,使富勒烯及其衍生物具有特殊的物理化学性能[1 ,2 ] 。在富勒烯金属化合物方面 ,如碱金属原子可以与C60 键合成类“离子型”化合物而表现出十分良好的超导特性[3] 。过渡金属也能与富勒烯形成稳定的过渡金属富勒烯化合物[4] ,此类化合物可能具有与碱金属富勒烯化合物不同的性能 ,如Pd和C60 形成C60 Pdn后具有良好的催化性能[5] 。最近Chi等[6] 合成出稀土富勒烯化合物Sm3C70 ,并且认为Sm与C70 是以共价键的形式结合。研究的主要目的是通过研究富勒烯衍生物结构与性能之间的内在联系规律 ,以期在开发应用方…     

利用给体-π-受体分子模板在Au(111)电极表面构筑富勒烯带状结构(英文)

富勒烯与功能分子之间的电荷作用已经被广泛应用于功能性器件的构筑中.这些功能器件的性能与电极表面的薄膜排布结构有着密切关系.因此,研究电极表面的富勒烯和功能分子的组装结构对这些器件的构筑和功能的发挥有着重要意义.本文利用电化学扫描隧道显微镜技术,在HClO4溶液中系统研究了C60分子与有机电子给体-π-受体分子C16H33O-I3CNQ[Z-β-(5-hexadecyloxy-1,3,3-trimethyl-2-indolium)-α-cyano-4-styryl dicyanomethanide]在Au(111)电极表面的二维组装结构.研究发现:C16H33O-I3CNQ分子在Au(111)电极表面组装形成具有短程有序性的条陇状结构;而C60分子在C16H33O-I3CNQ模板之上组装形成了带状结构.C60分子带状结构的形成方向受到了C16H33O-I3CNQ分子中电子给体-π-受体部分排列结构的影响.C60分子与C16H33O-I3CNQ分子之间的π-π堆积作用和电荷转移作用对这种带状结构的形成有着密切关系.这一结果为利用富勒烯和功能分子之间的作用构筑功能器件提供了一种新的制备方法.     

基于氢键组装的[60]富勒烯超分子体系

具有独特的结构和良好的性能的[60]富勒烯超分子体系在有机光电器件、超分子器件和催化等方面有着广阔的应用前景. 综述了基于氢键组装的[60]富勒烯超分子体系, 并对其发展前景作了展望.     

富勒烯C60-多芳胺类衍生物选择性加成反应的研究

多芳胺是良好的电子给体,富勒烯C60作为电子受体的光诱导分子内和分子间电荷转移现象[1,2]引起人们普遍关注,尤其是设计合成长寿命电荷分离态的富勒烯C60-多芳胺基类衍生物研究[3,4]是热点课题之一.由于聚吡咯/聚芳胺的氧化还原电位较低[5],我们设想包含吡咯/芳胺给体的富勒烯C60衍生物能延长电荷分离态的寿命.本文用1,3-偶极环加成反应[6]对富勒烯C60与多芳胺化合物的选择性加成反应进行了研究,在不同条件下得到了单加成产物和三加成产物,用FAB-MS,UV-vis,IR,1H NMR,13C NMR,HPLC等方法确定了其分子结构.并且利用半经验AM1量子化学方法在理论上研究了它们的优化构型(如图1)、电子结构,结果表明,富勒烯C60-多芳胺基类衍生物的前沿轨道主要由富勒烯C60部分决定,富勒烯C60母体与功能化基团三苯胺基之间存在较强的分子内电荷转移,这为富勒烯C60衍生物作为光电分子器件材料的应用提供了理论和实验依据.     

富勒烯C60硫桥键联四硫富瓦烯衍生物的理论研究

利用半经验AM1法研究了富勒烯C₆₀硫桥键联四硫富瓦烯衍生物和富勒烯C₆₀键联四硫富瓦烯衍生物的几何构型,电子结构.计算结果显示,富勒烯C₆₀硫桥键联四硫富瓦烯衍生物的四硫富瓦烯(TTF)平面与C₆₀发生作用,使其弯曲的程度比富勒烯C₆₀键联四硫富瓦烯衍生物的大,从而形成一种独特的四硫富瓦烯(TTF)平面半包裹C₆₀的空间构型的D-A体系.这很可能是由于C-S单键的灵活性造成的.而且它们的HOMO轨道主要分布在四硫富瓦烯(TTF)部分,而LUMO轨道则主要分布在C₆₀上.预测了富勒烯C₆₀硫桥键联四硫富瓦烯衍生物很有可能在激发态下产生更长寿命的电荷分离态.     

聚硅氧烷负载富勒烯铂配合物的合成及其催化性能

对 C60 及其衍生物的金属化合物催化性能的研究表明 ,以富勒烯为基体的催化剂对许多化学反应具有独特的催化活性 ,这方面的研究是富勒烯科学的一个重要发展方向 ,并显示出良好的应用前景 .但在已有的工作中 ,研究的主要是 C60 的小分子金属配合物、有机金属复合物以及纳米级金属吸附在C60 的表面所形成的金属 - C60 混合物等的催化性能 ,而有关高分子负载富勒烯金属配合物在催化方面的应用较少报道 [1～ 5] .富勒烯是一个具有独特球形 π电子体系的弱电子给体 ,且体积庞大 ,它的引入势必会改变高分子负载催化剂金属活性中心的局部电荷密度…     

中性富勒烯分子的直接电喷雾质谱分析

电喷雾电离是新近发展的一种质谱技术, 适用于分析在溶液中呈离子状态的物质, 具有无碎片的特点。本文根据富勒烯分子的电子亲和性能, 将富勒烯混合物的甲苯溶液直接进行电喷雾质谱分析, 检出了C60, C70, C76, C80, C82, C84, C86,C88, C90, C92, C94和C96等的负离子峰。并用萘钾作还原剂,将富勒烯混合物预先还原, 制得富勒烯负离子溶液后再作电喷雾质谱分析, 得到相同的结果。表明各类富勒烯分子在电喷雾过程中俘获电子的能力与被萘钾还原的能力相一致。     

化学高考总复习单元练习三 基本概念 基本理论(B)

第Ⅰ卷（选择题,共84分）一、选择题（每小题3分,共15分。每小题只有一个选项符合题意）根据以下叙述,回答1～2小题。1996年诺贝尔奖授予发现C60分子的两位化学家。C60具有空心的类似于足球状结构,在C60分子的球表面上存在共轭双键（类似1,3-丁M烯中的C＝C—C＝C）,因而被称为巴基球或足球烯或富勒烯。现以富勒烯为它的正式名称。富勒烯及其化合物有很多优良性能,在催化、润滑、治癌、贮氢以及半导体材料等方面有广阔的前景。1．富勒烯与金刚石、石墨的相互关系是（）A．同系物B．同分异构体C．碳的同位素D．碳的同素异形体2．…     

C120异构富勒烯分子的AM1半经验量子化学研究

以哑铃状2C60聚合体、花生壳状2C60聚合体以及C120富勒烯分子为研究对象,采用AM1半经验量子化学方法,计算了3种C120异构富勒烯分子的几何构型、电子结构、分子能量、疏水常数、极化率与偶极矩;然后,根据计算结果,分析对比了3种C120异构体分子的化学稳定性与物理化学特性.研究结果表明,3种C120分子的形成均为吸热反应,它们的稳定性排序为:C120富勒烯>花生壳状2C60>哑铃状2C60分子.     

C60Pt(CO)(Pph3)配合物的合成及氧化还原性能研究

采用配体取代法,即在惰性气氛下以C60取代Pt(CO)2(Pph3)2中的CO及Pph3,合成了C60Pt(CO)(Pph3)富勒烯金属配合物,利用元素分析、红外光谱、紫外可见光谱、光电子能谱等手段对产物进行鉴定和表征,结果表明,C60以σ-π配位方式与Pt形成了稳定的η2型C60配合物.由于该分子存在超共轭作用,分子内电子流动性大,因而该配合物可能具有良好的光电转化性能及催化性能.氧化还原性能研究表明,C60在与金属有机基团Pt(CO)(Pph3)形成配合物后,其还原电位向负方向发生了移动.     

聚苯胺-富勒烯复合膜的光电响应

通过溶液共混方法制备了聚苯胺（PANI）-富勒烯复合膜, 并用IR、XRD、UV-Vis等技术对其进行表征.红外光谱表明聚苯胺与C60之间存在相互作用且表现为掺杂态聚苯胺红外谱图样.X射线衍射表明复合体材料的结晶性能增强.光致发光谱表明聚苯胺与C60分子之间存在有效光诱导电荷分离现象.光电响应实验表明复合体薄膜的光吸收增强, 光电流增大, 说明聚苯胺-富勒烯复合膜受光照射后发生了光诱导电荷分离现象, C60掺杂聚苯胺有助于改善光伏特性.     

利用原位变温EPR研究富勒烯双体笼间的弱C―C键（英文）

本文研究了(C_(60))_2-[P(O)(OCH_3)]_2富勒烯双体内的笼间C―C键的热力学性质(该双体的结构详见文献,Chem.Commun.2011,47,6111)。原位、变温电子顺磁共振波谱实验结果表明,该C―C键的键离解能(BDE)为72.4 k J?mol~(-1)(17.3 kcal?mol~(-1)),仅约为常见氢键的两倍,或约为常见有机C―C键的五分之一。因此,该二聚体于较高温度时容易发生均裂反应,形成单体自由基;降温时又容易发生自由基聚合反应。基于该笼间C―C键所具有的这些热力学特性,我们对其可被用于制备有序的富勒烯分子元器件等材料作展开讨论。     

萘酰亚胺-卟啉星型电子受体分子的构筑及其在非富勒烯太阳能电池中的应用

非富勒烯太阳能电池目前已经成为有机太阳能电池的研究热点,大量的共轭电子受体分子被开发,并成功应用到高性能光伏器件中。共轭分子作为非富勒烯电子受体,需要综合考虑吸收、能级、电子传输以及结晶性等,其中宽吸收光谱可以提高对太阳光谱的利用,是分子设计中重要因素之一。本工作中,我们设计一种新型电子受体分子,以卟啉为核、萘酰亚胺为端基以及炔为桥连基团。这种新型分子具有近红外的吸收光谱以及合适的能级。将一种具有吸收互补的共轭聚合物为电子给体,星型分子为电子受体应用到电池的活性层中,我们获得了1.8%的能量转换效率,电池的光谱响应为300–900 nm。实验结果证明了这种以卟啉为核的分子设计在实现近红外吸收的电子受体方面具有重要应用前景。     

富勒烯(C_(60)/C_(70))与N,N,N′,N′-四-(对甲苯基)-4,4′-二胺1,1′-二苯硒醚(TPDASe)间光诱导电子转移过程的激光光解研究

富勒烯 (C60 /C70 )与N ,N ,N′ ,N′ 四 (对甲苯基 ) 4,4′ 二胺 1,1′ 二苯硒醚 (TPDASe)间在激光光诱导条件下 ,发生了分子间的电子转移过程 .在可见 -近红外区 ( 60 0～ 12 0 0nm) ,观测到了TPDASe阳离子自由基、富勒烯 (C60 /C70 )激发三线态和阴离子自由基 ,在苯腈溶液中 ,观测瞬态谱测定了电子从TPDASe转移到富勒烯 (C60 /C70 )激发三线态的量子转化产率(ΦTet)和电子转移常数 (Ket) .     

利用原位变温EPR研究富勒烯双体笼间的弱C―C键

本文研究了(C₆₀)₂-[P(O)(OCH₃)]₂富勒烯双体内的笼间C―C键的热力学性质(该双体的结构详见文献, Chem. Commun. 2011, 47, 6111)。原位、变温电子顺磁共振波谱实验结果表明,该C―C键的键离解能(BDE)为72.4 kJ·mol^-1 (17.3 kcal·mol^-1),仅约为常见氢键的两倍,或约为常见有机C―C键的五分之一。因此,该二聚体于较高温度时容易发生均裂反应,形成单体自由基;降温时又容易发生自由基聚合反应。基于该笼间C―C键所具有的这些热力学特性,我们对其可被用于制备有序的富勒烯分子元器件等材料作展开讨论。     

基于非富勒烯受体的溶液加工型全小分子太阳能电池研究进展

有机太阳能电池(OPV),具有质量轻、可成本低制备等优势,是一种具有实际应用潜力的光伏技术。有机太阳能电池活性层可以由共轭聚合物或溶液可加工的小分子材料(给体与受体)共混组成。由于小分子材料具有明确的分子结构,纯度可控及无批次差别影响的特点;并结合近年来非富勒烯小分子受体的快速发展,使得非富勒烯全小分子(NF-SM-OPV)电池研究受到广泛关注。由于大部分A-D-A型非富勒烯受体分子具有各向异性的特点,这使激子解离和电荷传输,很大程度上受分子间堆积方式的影响,导致非富勒烯全小分子电池活性层形貌调控更加复杂。虽然非富勒烯小分子太阳能电池具有非富勒烯受体材料和小分子材料的双重优势,但高效率非富勒烯小分子太阳能电池的制备,仍具有很大挑战。因此,本文总结近年来高性能非富勒烯小分子太阳能电池的相关进展。着重介绍针对非富勒烯受体的给体小分子材料设计工作,并在此基础上近一步讨论非富勒烯小分子太阳能电池面临的挑战与展望。     

基于非共价相互作用的非富勒烯受体光伏材料研究进展

有机太阳能电池由于制备简单、成本低,而且易于制备大面积柔性电池,因而受到了研究人员的广泛关注.非富勒烯受体材料因具有合成相对简单、易于纯化、能级和带隙可调等优点,极大地促进了有机太阳能电池效率的提高.基于非富勒烯受体材料的太阳能电池已经成为目前有机太阳能电池的研究热点之一,而具有分子内非共价键相互作用的受体材料是非富勒烯受体体系的重要组成部分.通过引入O、F、N、Se等杂原子,形成分子内非共价键相互作用,可以有效提高非富勒烯受体材料的平面性和电荷迁移率,降低光学带隙并拓宽吸收光谱,从而进一步提高太阳能电池的光伏性能.本文介绍了近几年来基于分子内非共价键相互作用的聚合物和小分子非富勒烯受体材料的研究进展,并展望了其发展趋势和应用前景.     

非富勒烯电子受体多尺度分子聚集体

有机太阳能电池的光活性层由p型电子供体和n型电子受体构成.这些有机半导体分子的共轭结构和杂元素使其分子间存在强非共价键作用,易于自组装形成分子聚集体,展现出与单个分子截然不同的光电性能,更决定了太阳能电池光吸收、激子解离和电荷传输等光电转换过程.本文介绍了n型非富勒烯电子受体材料在分子及微纳尺度下的多级聚集体形态,包括强结晶性非富勒烯受体的堆叠、成核、结晶机制与抑制手段,以及弱有序非富勒烯受体无规聚集及有序性提升策略.最后,重点讨论了非富勒烯电子受体纤维化的研究进展及关键技术,并对未来高性能非富勒烯电子受体的结构设计和聚集调控进行了总结和展望.