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.     

面向非富勒烯型有机光伏电池的聚合物给体材料设计

可溶液加工的有机光伏电池(OPV)是一种具有重要应用潜力的新型光伏技术。在OPV技术的发展过程中,富勒烯衍生物作为电子受体材料占据了相当长时间的统治地位,因此聚合物给体材料设计中对如何与富勒烯受体材料相互匹配考虑较多。最近几年来,基于聚合物给体和非富勒烯有机受体的OPV电池,简称为非富勒烯型NF-OPV,得到了十分快速的发展。在此类电池中,聚合物电子给体和非富勒烯型电子受体材料均起到了十分重要的作用。相比于较为经典的富勒烯型OPV,NF-OPV对聚合物给体的光电特性和聚集态结构提出了新的要求。因此,本文针对NF-OPV的特点,重点介绍NF-OPV对聚合物给体材料的吸收光谱、分子能级以及聚集态结构等特征的新要求,总结最近几年来的相关进展,并在此基础上进一步讨论聚合物电子给体材料面临的挑战和展望。     

含萘并二噻吩小分子受体材料的带隙调控及其在非富勒烯太阳能电池中的应用（英文）

与富勒烯受体材料相比,非富勒烯受体材料具有更强光吸收、可调的带隙和前沿电子轨道能级等优点。本工作中,我们将报道新型含萘并二噻吩小分子受体材料的设计与合成。该材料的吸电子端基与稠环核之间含有一个噻吩桥,因此与不含噻吩桥的同类受体材料相比,该分子(DTNIT)具有更窄的带隙,能与经典的宽带隙聚合物给体PBDB-T实现更好的吸收互补。基于PBDB-T:DTNIT的聚合物太阳能电池实现了0.91 V的开路电压、增大的短路电流(14.42 mA?cm~(-2)),以及7.05%的光电转换效率。该光电转换效率接近于基于PBDB-T:PC71BM的倒置聚合物太阳能电池的效率(7.12%)。该工作不仅报道了一个新型高效非富勒烯受体的合成方法,同时提供了一种非富勒烯受体材料的能级调控策略。     

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.     

C60吡咯烷键联2-(5-溴)噻吩的设计合成研究

富勒烯C60键联光活性、电活性有机功能基团获得性能优异的富勒烯C60衍生物是目前研究十分活跃的领域[1].多聚噻吩是良好的有机导体,具有高导电性能、电致发光性能等,利用其与富勒烯键联获得具有电学、磁学及生物学特性的分子,有望成为一种新型的分子器件材料.     

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.     

基于分子内非共价相互作用构建非富勒烯受体材料的研究进展*

非富勒烯稠环电子受体因具有易调控的分子结构、宽且强的光谱吸收及较高的光电转换效率吸引了科研人员的广泛的研究兴趣。非富勒烯稠环电子受体分子的中心给电子单元一般为较大的共轭稠环平面结构,这类稠环结构通常是经过多步反应得到,包括合成成本高、难度大且产率低的关环反应过程。研究人员在分子中引入带有O、F、N、Se等杂原子单元, 利用分子内非共价键相互作用来锁定分子骨架得到类似稠环结构的非共价稠环电子受体材料,减少合成过程中关环反应的使用,使得合成更容易,成本更低;利用分子内的非共价相互作用可以增强分子平面性,拓展吸收光谱,降低材料的制备成本。综述了近年来利用分子内非共价键相互作用合成非富勒烯受体材料及其在有机太阳能电池中应用的研究进展, 并展望了其发展趋势和应用前景。     

C60负离子化学的研究进展

中性的C60是很强的缺电子体,主要和亲核试剂进行化学反应.与之不同的是C60经还原生成负离子后,由缺电子变为富含电子,具有很强的亲核性质,可与亲电试剂进行反应.由于这种电子结构的变化,C60负离子进行的反应从机理至产物均有可能与中性富勒烯不同.从而丰富了富勒烯的反应方式和富勒烯产物的类型.结合我们的工作综述了C60负离子化学的研究进展,对丰富富勒烯化学、扩展富勒烯衍生物的种类及制备方法具有一定意义.     

基于非富勒烯电子受体的半透明有机太阳能电池

半透明有机太阳能电池以其独特的光电特性在建筑集成光伏上具有广阔的应用前景。非富勒烯小分子受体近几年发展十分迅速。其中,基于非富勒烯小分子受体的半透明有机太阳能电池具有较高的光电转换效率和平均可见光透过率,因而得到了广泛关注。本文总结了近几年来非富勒烯受体型半透明有机太阳能电池的最新研究进展,探究活性层材料设计及器件构型优化对半透明有机太阳能电池的影响,希望为半透明有机太阳能电池在今后研究中新材料体系的优选提供一定的参考。     

骨架非稠合的电子受体在聚合物太阳能电池中的应用（英文）

非富勒烯电子受体由于其吸收强,能级可调,稳定性好等优点,近年来受到研究者的广泛关注,并且光电转换效率已突破14%。在本研究中,我们设计并合成了一种结构简单,易于合成的非稠环结构的非富勒烯电子受体ICTP。通过合理的结构设计,利用分子内的非共价作用力,实现了高的空间平面性。其在长波长区域宽且强的吸收和合适的能级水平,使得ICTP适合与许多聚合物给体材料搭配,制备太阳能电池。基于PBDB-T:ICTP的聚合物太阳能电池取得了4.43%的光电转换效率和0.97 V的开路电压。     

C60Pd（Ph2POCH2CH2OPPh2）的合成与光电转化性能

C60Pd（Ph2POCH2CH2OPPh2）的合成与光电转化性能;富勒烯;钯配合物;光电性能     

AgmC60(OH)n(NO3)m的合成及其热稳定性

自从富勒烯被发现并克量级制备以来,富勒烯独特的结构和性质引起了人们极大兴趣和关注,对富勒烯及其衍生物的研究已迅速发展[1],由于C60具有光诱导剪切DNA、抑制艾滋病毒等特性,因而在生物化学及医学方面具有潜在应用前景,其中水溶性富勒烯衍生物的研究是富勒烯化学较为活跃的研究领域之一[2～5],尤其是羟基化富勒烯(或称富勒醇fullerenols)的合成方向的研究[5]。目前富勒烯羟基衍生物的合成方法已得以深入研究,但其化学反应性能的研究未见报道,本文合成了羟基C60银盐,并对其热稳定性能进行了研究。1　实验部分1 1　主要仪器及试剂C6…     

富勒烯配合物η2-C60[Ru(NO)(PPh3)]2的合成与表征

从1985年Kroto等[1]发现富勒烯至今, 其在化学、材料和物理等领域已有较多的研究[2～8]. 目前有关C60取代的金属小分子配合物(如羰基、亚硝酰基等)的研究方兴未艾. 而以NO为配体的亚硝酰基金属富勒烯配合物仅有数例[2,3], Green等[3]在研究以CO和NO为配体的金属富勒烯系列化合物的合成中, 认为C60不能与Ru(NO)2(PPh3)2发生反应. 本文利用Ru(NO)2(PPh3)2与C60反应首次合成出η2-C60[Ru(NO)(PPh3)]2配合物, 并对其进行了表征.     

非富勒烯型聚合物太阳电池取得超过11%的光伏效率

非富勒烯型聚合物太阳电池,由于其非富勒烯类受体材料可易于通过分子设计获得与聚合物给体材料互补的光吸收、匹配的电子能级从而有可能获得更高的效率,而受到了越来越多的关注.最近的研究发现,采用非富勒烯型受体材料与一种新型中等带隙聚合物给体材料可实现创纪录的11.2%的能量转换效率.这一成果预示非富勒烯受体将成为聚合物太阳电池研究下一波的新热点,并有可能成为这一类太阳电池新的突破口.     

钯催化烯烃杂环化反应制备[60]富勒烯二氢呋喃化合物

富勒烯二氢呋喃衍生物在光电、医药等领域具有较好的应用前景,近年来已成为研究热点.以氯化钯为催化剂,三氟甲烷磺酸铜为氧化剂,烯烃衍生物和[60]富勒烯为原料,通过C—H键活化和杂环化反应,合成了一系列单取代和双取代的富勒烯二氢呋喃化合物.利用~1H NMR、~(13)C NMR、IR和HRMS等对产物的结构进行了表征.通过设计对照实验,对反应机理进行了研究,提出了可能的反应机理.     

内包金属富勒烯衍生物La@C82-(C4N2H8)mHn的合成与表征

在常温、Ar气保护下研究了金属富勒烯与哌嗪(Piperazine)的反应, 并用硅胶柱分离了3种金属富勒烯衍生物. 用激光解析飞行时间质谱、紫外-可见-近红外光谱和傅里叶变换红外光谱等手段分析确定其结构分别为La@C82-C4N2H8, La@C82-C4N2H8-H8和La@C82-(C4N2H8)2-H6. 对比C60与哌嗪的反应结果发现, 与空富勒烯相比, 金属富勒烯反应活性更高, 产物加成数目更多.     

卤化富勒烯研究进展

自从C60被发现并能被大量制备以来,富勒烯化学已成为有机化学学科发展最快的领域之一。富勒烯通过多加成反应形成具有独特结构和性能的富勒烯卤化物和全氟烷基化物,为设计合成新型富勒烯基功能材料开辟了新方向。本文综述了近几年来在卤化富勒烯和全氟烷基化富勒烯的合成方法、结构及性能方面取得的最新进展,重点介绍了氟化富勒烯及其衍生化反应,并展望了该领域今后的发展趋势。     

支链带有富勒烯的聚噻吩和齐聚噻吩及其光伏电池研究进展

可溶性聚噻吩和富勒烯(主要是C60)及其衍生物,是聚合物太阳能电池中被广泛使用的给体和受体材料,它们之间的相容性和富勒烯的聚集效应对于太阳能电池能量转换效率有很大影响。将富勒烯与聚噻吩通过共价键连接在一起,可解决它们的共混膜中的相分离问题,有望提高器件效率,是未来有机和聚合物光伏材料研究的一个重要方向。本文按主链是聚噻吩或齐聚噻吩将这种连有富勒烯的材料分为两类,介绍了这些材料的合成方法、电化学性质及基于这些材料的太阳能电池器件近几年来的研究进展。     

卤化富勒烯研究进展

自从C60被发现并能被大量制备以来,富勒烯化学已成为有机化学学科发展最快的领域之一.富勒烯通过多加成反应形成具有独特结构和性能的富勒烯卤化物和全氟烷基化物,为设计合成新型富勒烯基功能材料开辟了新方向.本文综述了近几年来在卤化富勒烯和全氟烷基化富勒烯的合成方法、结构及性能方面取得的最新进展,重点介绍了氟化富勒烯及其衍生化反应,并展望了该领域今后的发展趋势.     

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。