萤火虫氧化荧光素及其衍生物的电子结构和光物理性质

通过密度泛函理论(DFT)的MPW3PBE泛函, 对萤火虫生物发光底物氧化荧光素及其衍生物进行了结构全优化. 计算了其电离能、 电子亲和势、 空穴抽取能、 电子抽取能、 空穴和电子重组能, 并评估了其空穴和电子传输能力. 采用含时密度泛函理论(TD-DFT)//MPW3PBE/6-31+G(d)方法计算了吸收光谱, 优化了最低单重态S₁, 研究了其荧光光谱, 进而考察了具有较高发光效率的氧化荧光素作为有机发光二极管(OLED)材料的可能性. 计算结果表明, 氧化荧光素及其衍生物可以同时作为电子传输层和发光层材料.     

非共轭型荧光聚合物的研究进展

具有聚集诱导发光(AIE)效应的聚合物一般是由π-π共轭基元充当发色团。近年来,聚合物中仅含脂肪胺、羰基、酯基等传统意义上的非共轭基元的助色团,在特定条件的激发下也能发射肉眼可见的明亮荧光。相对于含有苯环或杂环的共轭型聚合物,非共轭型荧光聚合物具有低的生物毒性和环境友好性,因此在生物探针、药物传输、生物成像等领域拥有巨大的发展潜力。但其发光机理众说纷纭,因此,探索并揭示非共轭型荧光聚合物的发光机理成为十分具有挑战的工作。本文主要以非共轭型荧光聚合物的种类为主线,包括超支化聚酰胺胺、聚氨基酯、聚乙烯亚胺、聚硅氧烷等,主要对其发光机理和近年来的应用研究进展进行概述。     

创新型化学实验设计:AIE超支化聚碳酸酯的合成、表征及性质研究

通过对酯化反应、酯交换反应和聚集诱导发光概念的深入介绍以及不同合成超支化聚碳酸酯方法的比较分析,引导学生理解“传统孕育创新”的文化思想。以碳酸二乙酯和丙三醇为原料,通过简单的酯交换缩聚反应设计并合成具有聚集诱导发光效应的超支化聚碳酸酯,利用紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计分别研究超支化聚碳酸酯的紫外吸收性能和荧光性能;通过透射电镜和激光粒度仪研究超支化聚碳酸酯的聚集形貌和大小以探索发光机理。整个实验教学从科学角度出发,从合成原理和发光机理的教学理论中让学生理解“传统孕育创新”的文化内涵,不仅可以培养学生对科研的热情和兴趣,还可以让学生掌握先进仪器的操作技能,培养学生综合实验能力和人文素养。     

B(C2H5)2q及其衍生物电子光谱性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP、abinitioHF和单激发组态相互作用(CIS)等方法分别优化了有机配合物B(C2H5)2q及其衍生物的基态及最低激发单重态几何结构.用含时密度泛函理论(TD-DFT)对B(C2H5)2q及其衍生物的电子光谱进行了研究.发现该类物质是配体发光配合物,其发光源于8-羟基喹啉配体内π*     

局域和长程杂化密度泛函研究推拉结构有机发光分子

用含时密度泛函方法研究了具有推拉结构的有机发光材料3-(二氰亚甲基)-5,5-二甲基-1-(4-[9-咔唑基]-苯乙烯基)环己烯(DCDCC)的吸收和荧光光谱, 并考虑了溶剂效应. 通过与实验光谱的比较, 重点评价了包括局域和长程在内的8种交换泛函. 结果表明泛函的选择对结果的可靠性至关重要, 在密度泛函和含时密度泛函理论框架下, 包含44% Hartree Fock交换泛函的BMK杂化函数联同连续极化模型和中等大小的基组最适合研究DCDCC分子的光谱性质. 此外, 尽管DCDCC分子内电荷转移并没有强致发出双荧光, 但仍然可以用平面分子内电荷转移和扭转分子内电荷转移模型解释DCDCC激发态的结构. BMK泛函计算的结果表明DCDCC的激发态结构支持平面分子内电荷转移模型.     

甲烷晶体的晶格能和弹性性质: 不同方法及泛函的评估

通过对甲烷晶体进行结构、晶格能和弹性特性的研究, 评估了不包含和包含色散能量修正的密度泛函理论的性能. 我们分别利用不包含色散能量修正的密度泛函理论(DFT) (包含不同的标准泛函和杂化泛函)和包含色散能量修正的密度泛函理论(DFT-D)计算了甲烷晶体特性, 并与实验作对比. 尽管DFT-D 与传统密度泛函理论及杂化密度泛函理论相比, 修正了甲烷晶体中的范德华(vdW)相互作用, 但是一些修正方案过分修正了这种相互作用. 因此, 人们在使用DFT-D方法时务必谨慎.     

《高分子化学》课程中结合超支化聚硅氧烷的案例教学研究

超支化聚硅氧烷作为一种新型的超支化聚合物,兼具了超支化聚合物和硅氧聚合物的优点,是《高分子化学》课程教学中具有典型代表性的前沿教学案例.本文以超支化聚硅氧烷为案例教学对象,从单体选择、原料配比、聚合过程控制等方面进行讨论,重点讲授逐步聚合、缩聚反应、凝胶点的预测等相关知识点;在此基础上进一步延伸到高分子材料结构与性能的...     

8-羟基喹啉铍及其衍生物电子光谱性质的含时密度泛函理论研究

运用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法和abinitioHF单激发组态相互作用(CIS)法分别优化了有机金属配合物8-羟基喹啉铍(BeQ₂)及其3种衍生物分子的基态及最低激发单重态几何结构.系统分析了分子结构、前线分子轨道特征和能级分布规律以探索电子跃迁机理.应用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算分子的电子光谱,揭示了BeQ₂及其衍生物的发光源于配体中π→π^*电子跃迁,指出通过配体修饰可以有效地影响配合物前线分子轨道分布,调整发光波段,并有效提高电荷转移量.     

平行板间超支化聚合物流体的密度分布和溶剂化力

在密度泛函理论(DFT)框架下,应用改进的基本度量理论(MFMT)和统计力学理论结合加权密度近似(WDA)分别表示硬球作用和聚合作用对自由能泛函的贡献,建立了描述ABg型超支化聚合物流体的化学势,得到了聚合物流体在平行板间的密度分布表达式,计算了聚合物流体在两平行板间的密度分布,并探讨了体积分数、反应程度和单体中B类官能团数对体系密度分布的影响.此外,通过体系密度分布,进一步分析了反应程度、板间宽度与溶剂化力的关系.     

氮杂环配体对卤化亚铜配合物发光机制影响的理论研究

为深入探讨卤化亚铜配合物的发光机制，运用密度泛函理论和含时密度泛函理论的计算方法研究了三个结构相似的溴化亚铜配合物(CuBr-py、CuBr-iq、CuBr-nap)。研究结果表明，CuBr-py和CuBr-nap,电子和空穴重叠程度小，导致其ΔE_ST较小；S₁与T₁间的重组能较小，使其可快速地完成反系间窜越过程，实现热活化延迟荧光(TADF)。此外，与CuBr-nap相比，CuBr-py自旋轨道耦合作用强，其磷光速率也较大，因此其具有TADF和磷光双通道发光特性。而CuBr-iq中喹啉环的存在增大了电子和空穴的重叠程度，ΔE_ST增大；同时S₁与T₁间的重组能较大，T₁无法顺利通过RISC过程回到S₁,导致其最终呈现出磷光特性。这些理论计算结果与实验现象一致，且揭示了N杂环配体结构对于卤化亚铜配合物发光机制的影响规律，为设计和合成稳定高效的发光材料提供了有价值的理论指导。     

萤火虫氨基氧化荧光素相似物作为有机发光二极管材料的理论研究

由于萤火虫荧光素具有发光效率高,能发出从绿色到红色多种颜色光的特点使其在有机发光器件领域存在巨大的应用潜力.为了探索结构和性质的关系,我们用苯并吡喃、联苯、联吡啶、菲、邻二氮杂菲、芴和晕苯取代氧化荧光素中的苯并噻唑部分,设计了一系列氨基氧化荧光素相似物.本工作用密度泛函理论和含时密度泛函理论方法对这些化合物进行了一系列光电性质的研究.计算结果表明,含有氮原子的氨基联吡啶氧化荧光素(BPAOL)和氨基邻二氮杂菲氧化荧光素(PMAOL)与含有碳原子的氨基联苯氧化荧光素(BIAOL)和氨基菲氧化荧光素(PHAOL)比较具有较小的最高占据分子轨道(HOMO)和最低非占据分子轨道(LUMO)轨道能量及更大的电离能(IP)和电子亲和势(EA)值.化合物氨基氧化荧光素(AOL),BIAOL,BPAOL,PHAOL,PMAOL,氨基芴氧化荧光素(FLAOL)和氨基晕苯氧化荧光素(COAOL)可以作为电子注入/传输材料.AOL、PHAOL、FLAOL和COAOL可以作为蓝色发光材料.     

N-杂环卡宾-吡啶基钌光敏染料的电子结构和光谱性质的理论研究

以N749染料为母体,保留三联吡啶配体(tcterpy)作为辅助配体,利用两齿的N-杂环卡宾-吡啶配体(NHC-py)替代2个硫氰酸(NCS)配体设计了一系列同时含有三齿配体和两齿配体的染料分子1~4.利用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法对染料分子1~4及母体分子N749的几何结构、电子结构和光谱性质进行了系统的理论研究.研究结果表明,该系列分子具有良好的光吸收性能,最低能吸收波长可达到800 nm,吸收跃迁为MLCT/LLCT混合跃迁.     

超支化共轭聚合物的合成、性质及在光电器件中的应用研究进展

简述超支化共轭聚合物光电活性材料研究进展,设计、合成了多种具有3-D立体结构的超支化共轭聚合物,研究了它们的结构与性能的关系及其在器件上的应用.实验结果表明,这种聚合物具有良好的溶解性,可成膜性和高的发光效率.可应用于发光二极管(LED),发光电化学池(LEC),光伏打电池等器件.这类化合物不仅可以作为发光材料,还可以通过修饰得到具有分子或离子识别、信息存储性能的特殊功能材料.     

水溶性超支化聚对苯撑乙烯的合成及与硫化镉粒子的复合

为了提高发光聚合物的发光效率,改进可加工性和稳定性等性质,我们在前期工作中,将一维线性共轭结构加以扩展,得到组成为核、连接单元和端基的超支化共轭聚合物(HPV).并对其光物理性质以及和无机半导体纳米粒子的复合体系进行了研究.为进一步在水的均相体系中研究超支化PPV与CdS纳米粒子的作用,我们于连接单元上引入含水溶性基团—SO₃—的侧链,得到了水溶性超支化共轭聚合物(WHPV).     

超支化聚酰亚胺的应用研究进展北大核心CSCD

近年来,超支化聚合物在化学、材料以及生物等领域引起了广泛的关注。超支化聚酰亚胺(HBPI)是由超支化大分子和线性聚酰亚胺结合形成的一种新型聚合物,它有独特的三维体型分子结构,高度支化的分子链分布,以及高分布密度的表面端基官能团。其独特的结构、优异的理化性能和合成及改性方法上的多样性使HBPI在许多领域具有潜在的应用。本文综述了自1999年出现超支化聚酰亚胺以来国内外在HBPI应用领域的研究进展,包括在气体分离膜、质子交换膜、光敏、光波导、荧光、介电、复合材料领域的应用研究进展,总结概述了HBPI在上述各领域的应用机理,并对HBPI的应用发展前景进行了展望。     

可紫外光固化的超支化聚硅氧烷合成及固化研究

同线型聚硅氧烷聚合物相比，超支化聚硅氧烷聚合物具有低粘度、高反应活性和良好的相容性等特点，其中以制备超支化的聚硅氧烷基硅氧烷和聚烷氧基硅氧烷为主．对于超支化聚硅氧烷主要是以ABx（X=2～6）（其中A为双键，B为硅氢键）型单体为原料，在氯铂酸或Pt／C的催化下，通过硅氢加成反应一步制备，最终聚合物的端基（B）为硅氢键，而双键则完全反应，此外也可通过含不同数目烷氧基硅烷的水解缩合制备超支化聚硅氧烷．     

8-巯基喹啉阴离子的锌配合物及其衍生物的电子光谱性质的含时密度泛函理论研究

采用从头算(ab initio)和密度泛函理论(DFT B3LYP)方法, 对配合物8-巯基喹啉锌Zn(tq)₂及其5种衍生物基态结构进行优化, 用含时密度泛函理论(TD-DFT/B3LYP)及6-31＋G(d)基组计算吸收光谱; 同时用ab initio HF 单激发组态相互作用(CIS)法在6-31G(d)基组上优化其最低激发单重态几何结构, 用含时密度泛函理论计算发射光谱. 结果表明, 电子在基态与激发态间的跃迁, 主要是在配体8-巯基喹啉(tq)环内的电荷转移, 电子从含S的苯硫酚环转移至含N的吡啶环上; 吸收光谱和发射光谱的计算值与实验值基本符合. 该类配合物都是优良的电子传输材料, 改变金属离子和取代基均可以调控发光材料的光谱波段.     

紫外光固化超支化聚硅氧烷的合成及其光固化动力学研究

利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅氧烷的受控水解反应即A2-B3单体对法来制备超支化聚硅氧烷,并对合成出的聚合物通过FT-IR、1H-NMR和多角度激光光散射技术(MALLS)进行了表征.结果表明,所得聚合物具有超支化结构且分子中含有大量活性官能团,从而可以实现紫外光引发固化.通过等温差示光量热实验(DPC)研究了聚合物结构、引发剂用量、光强度和聚合温度对聚合物光固化行为的影响规律,并得到了其中一种聚合物的光固化动力学参数,光固化反应总级数约为3,表观活化能为16.9kJ/mol.     

聚乙二醇型超支化聚酯胺的制备及表征

以M_n=250的聚乙二醇二丙烯酸酯为A_2单体(含有两个A基因的单体,其余类推),N-乙基乙二胺为B'B_2单体,利用丙烯酸酯基和胺基的迈克尔加成聚合反应,一锅法合成了表面含丙烯酸酯键、骨架含聚乙二醇(PEG)、内部含叔胺的具有三维椭球状结构的超支化聚酯胺,并研究了其聚合动力学。利用咪唑对超支化聚酯胺进行改性,并初步研究了咪唑改性的超支化聚酯胺的pH响应性和水溶性。利用核磁共振氢谱、红外光谱、凝胶渗透色谱、GPC-MALLS多角度激光散射系统表征了超支化聚酯胺的分子结构和化学组成。结果表明:聚乙二醇链段的引入能够赋予超支化聚酯胺水溶性;咪唑的引入有利于提高超支化聚酯胺的pH响应性。     

新型芳环桥连三氮唑衍生物的合成及其性质研究

报道了以1,2-双[氯(苯基)亚甲基]腙与一系列含苯胺基团的化合物进行缩合反应,合成了一系列含有不同连接基团结构的三唑衍生物,其结构经~1H NMR或MS表征。用TGA,DSC,UV-Vis和循环伏安法研究了化合物的热稳定性、光学和电化学性质,其结果表明这一系列化合物具有良好的热稳定性和优良的光学及电化学性质,并且采用(含时)密度泛函理论方法研究了其电子结构和吸收跃迁性质。结果显示该类化合物作为电子传输材料在OLEDs器件中具有潜在的应用价值。