一种苯磺酰基/螺-9,9′-氧杂蒽芴双极性分子的简易合成法:分子结构与光电性质

利用一种简易合成法制备了2′-苯磺酰基-螺-9,9′-氧杂蒽芴(PSSFX)。热重分析曲线和差热扫描曲线表明该化合物在222℃时失重5%,加热到160℃没有玻璃化转变温度,其熔点为124℃。通过磷光光谱计算得到该化合物的三线态能级T_1为2.77 eV。利用密度泛函计算得知其HOMO(-5.83 eV)和LUMO(-1.62 eV)轨道相分离。通过循环伏安法得到其HOMO、LUMO和E_g分别为-6.33,-2.34, 3.94 eV。这表明缺电子的苯磺酰基有利于改善其电子注入/传输性能。PSSFX在二氯甲烷溶液和晶体粉末的紫外吸收峰分别位于267 nm和274/351 nm左右,发射峰分别位于408 nm和341 nm左右。     

菲并咪唑衍生物蓝光材料的合成、光物理性质及理论计算

合成了两个蓝光材料2-苯基-1H-[9,10-d]菲并咪唑(Phen-PI)和2-吡啶-1H-[9,10-d]菲并咪唑(PyriPI),光物理分析表明Phen-PI和Pyri-PI的最大发射峰分别位于371.5 nm,388.5 nm和403.5 nm,相对量子效率分别为0.383和0.528,激发态衰减寿命分别为3.87 ns和3.68 ns。通过密度泛函理论(DFT)对化合物的前线分子轨道成分和能级分布分析表明,当把Phen-PI中的苯基被吡啶环取代后,Pyri-PI的HOMO能级和LUMO能级分别下降0.09 e V和0.23 e V,同时Pyri-PI的HOMO轨道和LUMO轨道的能级差比Phen-PI减少0.14 e V,在理论层面上解释了Pyri-PI发射光谱的红移。     

一种9-苯基芴位阻功能化的苯胺中间体的设计合成、表征及其光电性质

以醋酸为溶剂、浓硫酸为催化剂在120 ℃回流24 h, 通过傅克反应设计合成了一种大体积位阻型9,9-二芳基芴中间体[9-(4-苯胺基)-9-苯基芴](FPPhNH₂)。通过核磁氢谱、质谱、红外等方法对该化合物的分子结构进行了详细表征。核磁氢谱和红外光谱分别在6.55 ppm,3 481和3 385 cm-1显示该化合物的特征官能团-氨基。用紫外-可见光谱和荧光光谱对9-(4-苯胺基)-9-苯基芴的光学性质进行了表征和初步探讨。研究结果表明, 具有大体积空间位阻效应的9-(4-苯胺基)-9-苯基芴在二氯甲烷溶液中有四个主要吸收峰, 其吸收波长分别为243,257,298和311 nm; 在波长为308 nm的谱激发下,得到发射波长为300～500 nm的发射光谱曲线, 其荧光光谱最大发射波长为328 nm, 且在405 nm左右有一个细小的峰并有一个长的拖尾至500 nm, 这可能源于苯胺基团中分子间氢键所引起的。恰当的荧光发射范围(300～500 nm), 使其能够和经典蓝光客体材料双(4,6-二氟基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱(FIrpic)的吸收光谱有较大的重叠(300～500 nm)。通过巧妙的分子裁剪, 或可得性能优异的主体材料, 进而使制备高性能的发光器件成为可能。为了进一步了解该化合物的光电性能, 以乙腈为溶剂, 以四丁基六氟磷酸胺为电解质, 通过循环伏安法对该化合物的电化学性能进行了表征。其起始氧化电位和还原电位分别为0.898和-0.759 V, HOMO和LUMO能级分别为-5.38和-3.72 eV, 其较高的HOMO能级和较低的LUMO能级有利于空穴和电子的注入/传输, 这将进一步优化成性能优异的主体材料, 并为进一步制备性能优异的有机半导体发光器件提供有益参考。     

迫呫吨并呫吨的快速合成及其光电性能

用微波碳浴法,以2-萘酚为原料,快速合成了迫呫吨并呫吨.优化后的反应条件:醋酸铜(Cu(OAc)₂)做氧化剂;Cu(OAc)₂与2-萘酚的量的比为3:1;加热时间为210s左右。在氯仿溶液中,其吸收光谱与发射光谱呈镜面对称关系,最大发射峰波长约为445nm,且呈现较高的荧光量子效率。循环伏安法测得该化合物的最高占有分子轨道(HOMO)和最低未占有分子轨道(LUMO)分别为5.45eV,3.00eV。     

超分子化合物C11H6N2O·H3PO4·H2O的合成与晶体结构

采用水热反应法合成超分子化合物C11H6N2O·H3PO4·H2O,通过元素分析、红外光谱和X射线单晶衍射对其组成、结构进行分析.该化合物属于三斜晶系,空间群P-1,晶胞参数a=0.73350(6)nm,b=0.74191(7)nm,c=1.15692(14)nm,α=96.395(2)°,β=92.9940(10)°,γ=90.3440(10)°,V=0.62477(11)nm3,Z=2,F(000)=308,Dc=1.585g·cm-3,最终偏差因子R1=0.0521,wR2=0.1282.该化合物的不对称单元由3个独立的分子4,5-二氮芴-9-酮、磷酸和水分子构成,氢键连接分子形成三维超分子化合物.     

1，1-二（苯并咪唑-2-基）-2-（N-乙基咔唑-3-基）乙烯的合成及其性能研究

以六氢吡啶为催化剂,通过Vilsmerier-Haack和Knoevenagel反应合成了一种新型的芳稠杂环化合物1,1-二（苯并咪唑-2-基）-2-（N-乙基咔唑-3-基）乙烯,产率为72.53%。利用元素分析、FT-IR、UV-Vis、¹H NMR、溶液和固体荧光光谱、循环伏安（CV）分析、TG-DTA热分析研究了产物的结构、光学特性、电化学特性和热稳定性。该化合物在DMF、DMSO和DCM 3种溶剂的稀溶液中均具有290 nm和375 nm两处紫外吸收峰以及470 nm处的蓝绿色荧光发射。不同DMSO和DCM体积比的混合溶剂的溶液荧光表明,该化合物具有明显的AIE荧光效应。固体荧光光谱表明,产物在327 nm和436 nm有两处激发峰,最大发射峰位于484 nm,相 比于溶液荧光发生了红移现象。由循环伏安测试结果计算获得产物的能隙为2.79 eV,电离势为5.43 eV,电子亲和势为2.85 eV,表明产物具有良好的电子传输能力。TG/DTA测试结果显示目标产物具有良好的热稳定性。     

2-巯基-5-硝基苯并咪唑振动光谱的密度泛函理论研究

选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函,在B3LYP/6-31++g(d,p)（C,H,N,S）水平下,优化了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）的结构,优化结果表明,2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子是一个近平面结构。通过频率计算,获得了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）的拉曼光谱,并和实验获得的拉曼光谱图进行了对比,200～800 cm-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比,有一定程度的蓝移,800～1 800 cm-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比,发生了一定的红移。对实验和理论计算光谱主要振动峰进行线性回归拟合,相关系数r=0.998,标准偏差14.98。实验和理论计算获得的拉曼光谱图基本上是一致的,表明本文选取的DFT理论计算方法是可靠的。结合VEDA4软件对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的拉曼谱带简正振动模式进行了指认。此外,分析并讨论了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）前线轨道及HOMO,LUMO轨道的组成,HOMO和LUMO轨道能级差为3.31 eV,电子有从HOMO跃迁到LUMO的趋势。HOMO轨道中S原子的贡献是52.53%,LUMO轨道中硝基N和O原子的贡献分别为23.03%,19.97%和19.36%。采用含时密度泛函理论（time dependent density functional theory,TDDFT）对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）的激发态进行了计算分析,计算结果表明甲醇溶剂中2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）理论计算的吸收波长为213,281和437 nm;实验获得的吸收波长223,272和353 nm。对研究2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的性质,提供了理论基础。     

2-巯基-5-甲基苯并咪唑振动光谱的密度泛函理论研究

本文选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函,在B3LYP/6-311++G(d, p)水平下,优化了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的结构,优化结果表明,2-巯基-5-甲苯并咪唑分子是一个近平面结构.通过频率计算,获得了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的拉曼光谱,并和实验获得的拉曼光谱图进行了对比,实验和理论计算获得的拉曼光谱图基本上是一致的,表明本文选取的DFT理论计算方法是可靠的.结合VEDA4软件对2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子的拉曼谱带简正振动模式进行了指认.此外,分析并讨论了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)前线轨道,HOMO和LUMO轨道能级差为4.51 eV,电子有从HOMO跃迁到LUMO的趋势.采用含时密度泛函理论(time dependent density functional theory, TDDFT)对2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的激发态进行了计算分析,计算结果表明乙醇溶剂中2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)理论计算的吸收波长为226 nm, 288 nm.对研究2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子的性质,提供了理论...     

苯乙烯化苯酚的密度泛函研究

以苯乙烯化苯酚(SP-2)为研究对象,采用密度泛函理论的M06-2X/6-311g(d,p)方法,进行了分子结构优化.在此基础上,对其分子轨道、能级、最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)、红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)进行了模拟计算.根据能级和分子轨道计算结果,主要讨论了苯乙烯化苯酚的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)的特点;获得了红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)计算结果,并对谱图数据进行了分析讨论.     

Mn5(PO3(OH))2(PO4)2(H2O)4的水热合成和光谱研究

在水热反应条件下合成出具有红磷锰矿结构的Mn5(PO3(OH) ) 2 (PO4 ) 2 (H2 O) 4单晶 ,在X ray单晶结构分析的基础上 ,对其固体紫外可见漫反射光谱、红外光谱、荧光光谱和热重光谱进行了研究。结果表明 ,构成该化合物的PO4 四面体及MnO6 八面体通过共顶点或共棱方式相连接 ,与P ,Mn配位的氧分为 3类 :即端基氧 (Od)、二桥氧 (Ob)和三桥氧 (Oc)。因而在 2 10和 2 5 0nm左右出现了Od→Mn和Ob ,c→Mn的荷移跃迁吸收谱带 ;在 10 0 0～ 110 0cm- 1 处 ,P—O的伸缩振动峰分裂为 3个 ;70 0～ 980cm- 1 处存在 3类Mn—O的伸缩振动。对标题化合物分别采用 2 18和 310nm的光激发 ,分别在 35 4和 4 13nm产生强而尖锐的荧光光谱发射峰 ,表现了很强的光学效应。热重分析表明该化合物在 2 70℃以下结构保持稳定 ,在 2 70～36 0℃范围内失去配位水。量化计算得单点能为 - 4 5 5 8 6 5 95 5 5 1a u ;前线轨道能量HOMO(Alpha) =- 0 2 80 80a u ,LOMO(Alpha) =0 0 15 2 7a u ,能隙为 0 2 96 0 7a u ;HOMO(Beta) =- 0 2 5 919a u ,LOMO(Beta)=0 0 0 10 8a u ,能隙为 0 2 6 0 72a u ;偶极矩为 4 2 0 82Debye。     

N-(1-H-苯并三唑基-3-氧)-(E)-3-甲氧基-巴豆酸酰胺的合成、晶体结构及量子化学计算

以(E)-3-甲氧基-巴豆酸和1-羟基苯并三唑为原料合成了标题化合物,通过~1H NMR等进行了表征,并通过XRD衍射测定了晶体结构,晶体属于单斜晶系,P2_1/c空间群。晶胞参数为a=1.4001(3)nm,b=1.0014(2)nm,c=1.5699(3)nm,α=90°,β=100.13(3)°,γ=90°,D+x=1.429g/cm~3,Z=8,F(000)=976,μ=0.11mm~(-1),最终偏差因子R_1=0.063,ωR_2=0.141。使用Gaussian 03程序,用量子化学中的密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-311G(d,p)基组下计算了该化合物的优化结构参数、电荷分布、分子总能量。算得的键长键角数据和单晶衍射数据相符合。结果表明计算得到的分子几何优化结构可靠,所用的计算方法可靠。     

对苯二甲酸-双(4-甲氧基苯酯)及其衍生物的结构与光谱

在密度泛函理论B3LYP/6-31 G*水平上计算研究了对苯二甲酸-双(4-甲氧基苯酯)及其OH和F腰接取代化合物的几何结构与红外振动光谱和电子光谱性质。研究发现这类化合物的酯基碳氧原子与苯环形成不同的离域大π键,空间位阻效应和共轭效应使三个苯环位于不同平面上,二面角在53°～59°范围。含时密度泛函理论计算第一激发态的电子垂直跃迁能,表明最大吸收光谱全部源于分子中HOMO→LUMO的π→π*跃迁,对应的最大吸收波长数值位于370～384nm之间,属于紫外区。腰接基对这类化合物的几何结构影响不大,仅由于空间位阻效应,使苯环(1)和苯环(2)之间的二面角增大3°～4°,但对其所在苯环的变形及其氢的振动有一定影响。同时,腰接羟基使HOMO→LUMO的能隙略有减小,最大吸收波长略有增大。腰接氟时因弱的共轭效应使得HOMO→LUMO的能隙减小0.1209eV,导致最大吸收波长红移14nm。     

基于四苯乙烯基的水杨醛缩芳胺希夫碱化合物的合成及性能研究

将四苯乙烯基与取代水杨醛通过碳氮双键连接起来,合成了基于四苯乙烯基的水杨醛缩芳胺希夫碱TPE-SA1、TPE-SA2、TPE-SA3、TPE-SA4、TPE-SA5。利用IR、NMR、MS和元素分析等对其分子结构进行表征,通过紫外-可见光谱、分子荧光光谱、循环伏安分析法和热重测试分别考察了该类化合物的光学、电化学和热稳定性质。实验结果表明:该类化合物在纯THF溶液中,分别在260 nm和370 nm左右处出现B带和R带紫外吸收峰;在四氢呋喃/水的混合溶液中,表现出典型的聚集诱导发光(AIE)性能。目标化合物的热分解温度分别为262,283,295,278,299℃,具有较好的热稳定性。它们的电离势分别为5.31,5.43,5.41,5.30,5.15eV,电子亲合势均大于4.3 eV。     

以AgCl和1,2-二(4-吡啶)乙烷为原料合成的二维无机-有机杂化聚合物的晶体结构及荧光性质(英文)

以AgCl与柔性配体1,2-二(4-吡啶)乙烷(bpe)为原料,在1∶1的甲醇-水混合溶剂中超声反应合成了一个新的无机-有机杂化聚合物[Ag3Cl3(BPE)2]n(1),并对该配合物进行了元素分析、红外光谱分析、热重分析、发光测试以及晶体结构研究。配合物属于三斜晶系,P1空间群,a=0.998 8(2)nm,b=1.115 1(2)nm,c=1.269 5(3)nm,α=64.27(3)°,β=85.71(3)°,γ=86.70(3)°,V=1.269 7(5)nm3,Z=2。单晶结构分析表明,该化合物1含有一维的(Ag6Cl6)n链,双氮配体BPE进一步连接该一维链形成了二维双层结构。固体发光性能测试表明,该化合物在385 nm光激发下能发出峰值为525 nm的黄光。此外,热分析表明,该化合物热稳定性可达到170℃。     

主链含萘酰亚胺的聚芳醚型聚合物的合成及其光电性能

萘酰亚胺衍生物是一类发光效率优良的电子传输型电致发光材料。本文采用亲核取代反应将其作为聚合物主链的一部分构成主链含1,8-萘酰亚胺的聚芳醚型发光聚合物(PENI),聚合物的重均分子量为4 300。通过FT-IR和NMR对单体及聚合物的结构进行了鉴定,并研究了其光致发光性能和电化学性能。在分子量较小时,PENI薄膜的PL发射峰位于407,456,530 nm;当聚合物分子量提高后,发射峰红移14 nm左右。采用循环伏安法测得聚合物的HOMO和LUMO分别为-5.64 eV和-2.93 eV,E_g为2.71 eV。     

四氨基钴酞菁紫外-可见光谱量子化学研究

四氨基钴酞菁是一种很有前途的可见光催化剂,为丰富和完整该物质结构性质及反应活性的理论体系,尤其是其光谱性质的量子化学研究,利用量子化学计算模拟和实验研究相结合的方式对四氨基钴酞菁的紫外-可见光谱进行了比对研究。通过实验证明,四氨基钴酞菁的二甲基甲酰胺(DMF)溶液在324.98和709.94 nm处出现两个明显的吸收峰。在密度泛函法的B3LYP/3-21G*水平上,采用含时密度泛函(time-dependent density functional theory,TD-DFT)方法模拟四氨基钴酞菁的紫外-可见吸收光谱显示,得到了两个吸收谱带分别在321.41和709.92 nm处,与实验值基本吻合,证明密度泛函理论在四氨基钴酞菁的量子化学理论研究是有效可靠的。通过量子计算还确定了每个吸收峰中各个电子跃迁的贡献率：在326.22 nm处的吸收主要是电子从轨道152到163 LUMO的跃迁;在314.42 nm处的吸收主要是电子从轨道149到164 LUMO+1的跃迁;在747.57 nm处的吸收主要是电子从轨道162 HOMO到163 LUMO的跃迁;在676.01 nm处的吸收主要是电子从轨道162 HOMO到164 LUMO+1的跃迁。这些模拟数据对实验研究提供了极大的理论补充,四氨基钴酞菁的紫外-可见光谱量子化学研究对后续实验指导及应用有十分重要的理论意义。     

4,7-二(5-溴噻吩-2-基)-2,1,3-苯并噻二唑低聚物光伏性能的理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似方法, 在PW91/DNP水平上研究了4,7-二(2-溴代噻吩-5-基)-2,1,3-苯并噻二唑(简称DT(Br)BT)的低聚合物(DT(Br)BT)n(n=1~6)的稳定构型、前线轨道和吸收光谱. 结果表明: 随着聚合度增加, (DT(Br)BT)n的聚合能增强, 前线轨道能隙变窄, 而且(DT(Br)BT)2和(DT(Br)BT)5-ring均为平面构型. 光谱分析表明: DT(Br)BT单体的最强吸收峰384 nm在紫外区; 当n=2~6时,(DT(Br)BT)n的吸收峰均发生红移, 而且环状聚合物红移程度不如链状聚合物红移程度大;(DT(Br)BT)2最强吸收峰757 nm在可见光区, 其余(DT(Br)BT)n(n=3~6)的最强吸收峰都在红外区. 通过比较稳定构型、前线轨道和吸收光谱表明, (DT(Br)BT)2和(DT(Br)BT)5-ring具有更好的光伏性能, 此研究结果对太阳能电池材料的发展具有潜在的指导意义.     

电化学合成聚噻吩薄膜提高光伏电池的开路电压

以铟锡氧化物(ITO)/聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)为工作电极,采用电化学沉积法,直接在其上形成聚3-己基噻吩(P3HT)薄膜。其紫外可见吸收光谱的峰值约位于410nm处,吸收边延至610nm处,禁带宽度为2.04eV。测得其最高占有分子轨道(HOMO)能级为-5.21eV,而化学合成P3HT的HOMO能级为-5.02eV,这可能源于电化学合成聚噻吩的规整度比化学合成的要高。原子力显微镜AFM形貌结果表明电化学合成的P3HT中噻吩分子排列紧密,循环伏安扫描表明此P3HT薄膜的电化学性质稳定。采用该电化学合成的聚噻吩与富勒烯衍生物[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)复合而成的光伏电池的开路电压高达0.76V,这主要源于电化学合成聚噻吩HOMO能级的降低,因而揭示了提高光伏电池开路电压的新途径。     

2-甲基-6-(2-甲苯基)-2-庚烯的波谱学研究

采用色谱法从蒲儿根花部位中分离得到2-甲基-6-(2-甲苯基)-2-庚烯,该化合物第一次以单体的形式得到,通过测定氢-氢相关谱(1H-1H COSY)、DEPT谱、异核单量子相关谱(HSQC)及异核多键相关谱(HMBC)等二维谱确定了该化合物的结构,并对该化合物的1H NMR和13C NMR谱进行了归属.     

4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环的11B NMR及1H-11B HMQC研究

以4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戌环分子为研究对象,对碳硼烷类化合物的核磁共振(NMR)检测方法进行了研究.除了采用常规的核磁共振碳谱(~(13)C NMR)、氢谱(~1H NMR)及其二维相关谱外,引入核磁共振硼谱(~(11)B NMR)与二维异核多量子相关谱(~1H-~(11)B HMQC),对含硼类化合物结构进行了测定,该方法对于准确解析硼烷类化合物的结构具有较好的参考意义.