噻咯类有机小分子光电材料*

噻咯衍生物由于其特殊的σ*-π*共轭,具有较低的最低未占轨道（LUMO）,使得它在电致发光领域有着极大的应用前景。本文从材料合成的角度综述了1,1,2,3,4,5-六取代的噻咯、硅-桥联稠环体系、联噻吩噻咯和螺噻咯类小分子类光电材料的国内外所取得的一些最新进展,介绍了它们作为发光材料和电子传输材料在电致发光器件中的应用情况,讨论了硅原子的引入怎样调节杂环的电子结构,总结了分子结构的修饰对噻咯电子性能的影响。同时,对该领域的发展提出了一些想法。     

含硅桥联并环π-共轭体系光电功能材料研究进展

近年来,由于含硅桥联并环π-共轭体系的独特结构特性以及分子的多样性、可设计性,在光电功能材料的研究中得到越来越多的关注.并环结构赋予体系以刚性共平面结构,使其共轭较非并环结构母体进一步增强,而硅桥的引入则可影响分子的电子结构进而影响材料的光电性能.母体结构及硅桥联方式的选择为分子结构设计和光电性能的改进提供了较大的空间.本文根据母体结构的不同,对硅桥联联苯体系、硅桥联噻吩体系以及硅桥联对二苯乙烯齐聚物体系光电功能材料的研究进展进行了综述.     

萘锂还原二苯乙炔反应用于构建π-电子体系

萘锂用于二苯乙炔的还原时,依据二苯乙炔与萘锂的摩尔比,可产生1,2-二锂-1,2-二苯乙烯(1)和1,4-二锂-1,2,3,4-四苯基-1,3-丁二烯(2)两种反应中间体。通过选择不同的亲电试剂与相应的中间体反应,合成了一系列包括2,3,4,5-四苯基硅杂环戊二烯衍生物、多芳基取代乙烯/二烯类衍生物,以及含氟芳香并苯类化合物等的π-电子体系化合物。对所得的各新化合物进行了详细表征,并测定了部分化合物的单晶结构。     

磷杂环戊二烯[1,5]-σ键迁移的新进展

磷杂环戊二烯在探索磷化学的研究中发挥了重要的作用,并广泛应用于配位化学、催化和有机光电材料等领域.[1,5]-σ键迁移(以下简称[1,5]迁移)是磷杂环戊二烯的一类重要反应.该迁移主要是由于磷杂环戊二烯弱的芳香性和环外磷上取代基的σ键与环内二烯体的反键轨道存在一定的σ-π*超共轭效应等特性所共同造成的.该反应自发现以来就成为磷杂环戊二烯衍生化的重要和有效手段.主要介绍了近几年来人们利用磷杂环戊二烯[1,5]迁移特性设计与合成新型有机磷化合物和含磷光电材料的研究进展.     

基于小分子噻吩单元的有机太阳能电池研究进展

噻吩及衍生物基团具有独特的光电性能,已广泛应用于有机太阳能电池的设计与合成中,并在有机光电领域发挥着重要的作用。本文综述了近几年来含有噻吩及其衍生物的有机小分子太阳能电池的研究进展。分别综述了含联噻吩、苯并二噻吩和二噻吩并噻咯单元的“给体 受体 给体”型有机供体小分子,并总结了其结构差异。从分子设计的角度出发,探讨分子骨架的共轭程度、链端基团、中心构筑单元数目等改变对材料的光学吸收、能级水平、迁移率等性能的影响,总结了设计高性能的小分子供体材料有效的途径。     

X射线单晶衍射研究系列功能七元杂环桥联联苯构象

含有七元杂环桥联联苯的π-共轭聚合物是重要的宽禁带光电材料, 其发光性质决定于两苯环间扭曲角. 利用X射线单晶衍射仪确定了系列功能的七元杂环桥联联苯化合物的晶体结构, 比较了桥联原子, 6,6位取代基及分子间弱氢键对这类桥联联苯扭曲构象的影响. 桥联键是—CH2—O—CH2—和—CH2—S—CH2—的七元杂环桥联联苯两苯环间的扭曲角分别为39°和51°, 在6,6位上含有不同取代基的双氧桥联七元杂环桥联联苯的扭曲角存在5°的差异. 在双氧桥联的七元杂环桥联联苯的二聚物中, 桥联的氧原子与非桥联的苯亚基-苯亚基2,2’位置上的两个氢原子之间形成的氢键网络结构导致中心联苯呈现平面构象, 但氢键并没有改变桥联联苯的构象. 七元杂环桥联联苯的构象主要由桥联原子决定, 同时分子间相互作用亦能轻微调控这类桥联联苯的扭曲角.     

硅杂环戊二烯的合成及应用研究进展

硅杂环戊二烯是一种含硅的五元环,是环戊二烯的类似物,由于其具有特殊的电子结构,在许多方面有广泛的应用.综述了硅杂环戊二烯化合物的合成方法,作为光电材料、化学传感器及生物传感器等方面的应用研究进展.最后,对硅杂环戊二烯的研究方向提出了展望.     

二萘并噻咯的合成及性能（英文）

合成了一类新的二萘并噻咯类化合物,它们分别是6,6-二甲基-1,2,3,4,8,9,10,11-八丙基二萘并噻咯、6,6-二甲基-1,2,3,4,8,9,10,11-八丁基二萘并噻咯、6,6-二苯基-1,2,3,4,8,9,10,11-八丙基二萘并噻咯和6,6-二苯基-1,2,3,4,8,9,10,11-八丁基二萘并噻咯。合成以炔烃为原料,在二氯二茂锆的诱导作用下生成锆杂环戊二烯,再与卤代苯发生偶联反应得到二碘萘,两分子二碘萘经正丁基锂锂化之后又可以反应生成一分子联萘,最后联萘与硅杂物反应得到不同取代基的二萘并噻咯类化合物。此合成方法不仅收率高,而且工艺简单。之后我们又采用核磁以及质谱对这几个分子进行了表征,采用紫外-可见光谱测试、荧光测试、循环伏安测试、热重分析测试以及高斯计算,对它们的光学性能、电化学性能、稳定性等进行了测试。实验结果表明它们有着相似的光吸收带以及很低的HOMO值(-5.50 eV)。它们的热分解温度都在300°C左右,表明它们有良好的热稳定性。最后,我们用6,6-二甲基-1,2,3,4,8,9,10,11-八丁基二萘并噻咯做为发光层制作了电致发光器件,该器件可以发明亮的蓝紫光。     

中性π-杂环自由基的合成与电磁性能研究

中性π-杂环自由基是一类非常重要的稳定自由基化合物。作为自旋极化的有机共轭分子,近几年来一些中性π-杂环自由基在有机导体、磁体研究方面受到很多关注,包括1,2,3,5-二噻(硒)二唑类自由基、1,3,2-二噻唑类自由基、1,2,3-二噻(硒)唑类自由基、1,2,4,6-噻(硒)三嗪类自由基和1,2,4-噻二嗪类自由基等。本文拟对一些典型杂环自由基的合成、结构等方面,特别是对其在分子导体、磁体及自旋电子材料的研究方面进行介绍。     

高结晶性小分子给体材料应用于全小分子有机太阳能电池中的研究进展

随着新型小分子给体材料和非富勒烯小分子受体材料的开发和应用, 非富勒烯全小分子有机太阳能电池(NF-ASM OSCs)的光电转换效率已经突破15%, 并逐渐接近聚合物太阳能电池的效率. 相比于聚合物电子给体材料, 小分子电子给体材料拥有其独特的优势, 例如合成批次性差异小、分子量明确和易于提纯等; 但是, 对小分子给体材料的结晶性难于精确调控, 使获得合适的纳米级结构的混合膜仍然是一个挑战. 本综述以给体小分子中心共轭单元的扩展为主线, 从分子设计的角度汇总了近年来对苯并二噻吩、萘并二噻吩和二噻并苯并二噻吩类小分子给体材料的结晶性研究, 并为进一步改善电池活性层形貌和获得更高的光伏性能提供了未来发展的建议.     

杂环戊二烯作为π-桥调控锌卟啉染料光电性能的理论研究

为了研究杂环戊二烯作为π?桥对锌卟啉染料光电性能的影响,在染料YD2?o?C8的基础上,通过引入含有不同杂原子的杂环戊二烯作为π?桥设计了6种新型锌卟啉染料。采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD?DFT)方法对染料的前线分子轨道、吸收光谱和电子-空穴分离特性进行研究。结果表明,与染料YD2?o?C8相比,杂环戊二烯的引入可以提升卟啉染料的光电性能,且改变杂原子可以调控卟啉染料的光电性能。对杂环戊二烯性质与卟啉染料光电性能的相关性研究发现,杂环戊二烯的最低空轨道能级与卟啉染料光电性能之间具有较好的线性关系。杂环戊二烯的接受电子能力越强,相应卟啉染料的光电性能越好。硅杂环戊二烯由于具有最强的接受电子能力而使相应的卟啉染料具有最宽的光谱吸收范围以及最强的分子内电荷转移能力。     

以苯等芳香环桥联的1,3-二硫杂环戊二烯衍生物的NLO性质

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G*优化一系列以芳环为桥联基团,1,3-二硫杂环戊二烯为供电子基团,丙二氰为吸电子基团的D-π-A型分子的几何结构,在此基础上对分子的极化率和第一超极化率进行计算.结果分析表明,桥联苯环数的增加,供电子基团(—OCH3)的引入及共轭桥的增长对分子的几何构型影响很小,但能使分子的二阶非线性光学(NLO)系数增加,且分子的最大吸收波长发生红移.甲氧基的引入或共轭桥的增长,分子的前线分子轨道能级差减小,TD-DFT计算表明分子深层占有轨道与空轨道之间的电子跃迁对二阶NLO效应也有较明显贡献.     

9,10-双-三甲基硅乙炔基蒽的合成及其光谱性质研究

<正>苯乙炔类化合物是一类π-共轭化合物,具有重要的理论研究价值,在分子导线、分子传感器、液晶显示中的偏振器、发光二极管和能量传输材料等光电领域有着广泛的应用[1-6]。目前对苯乙炔类聚合物和齐聚物的研究很多,而对苯乙炔类小分子研究得很少。我们采用对二溴蒽和三甲基     

苯并二噻吩基小分子高效有机太阳能电池研究进展

有机太阳能电池(organic solar cell,OSC)是由有机材料构成活性层的太阳能电池.苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene,BDT)由于具有较大的刚性平面共轭结构,可以显著提高π电子的离域能力和分子间的π-π相互作用,且易化学修饰,合成方便,成为太阳能电池给体材料研究中的一个"明星分子"单元.目前,已报道的基于BDT共轭单元的有机光伏器件(organic photovoltaic device,OPV)的光电转化效率(power conversion efficiency,PCE)最高已达到9.95%,应用前景巨大.综述了BDT基小分子有机太阳能电池(small molecule organic solar cell,SM-OSC)活性层材料近年来的研究进展,并简要分析了小分子由于主链、侧链、封端基团的差异对器件性能的不同影响.     

两个以杂环为共轭桥、含三苯胺基团化合物的合成及其发光性能

我们成功地合成了两种以杂环为共轭桥、含三苯胺基团的“D-π-D”型小分子, 初步研究结果表明：它们可以作为有机发光材料得到实际的应用。     

硅芴类化合物的合成及应用研究进展

近年来,芴类结构9-位为硅桥联的硅芴类化合物以其独特的电子结构和光电性能受到研究者们越来越多的关注,这类化合物在有机发光二极管(OLED)、聚合物太阳能电池(PSC)、有机场效应管(OFET)等光电功能材料领域有广泛的应用前景。本文主要对硅芴类化合物的合成方法、结构修饰、性能及应用研究的最新进展进行了综述。     

新型噻咯共轭聚合物的合成及其光伏性能

噻咯(silole)是一类含硅的五元环二烯, 具有很好的电子亲和力、独特的聚集态诱导发光性质和优良的电致发光性能. 研究者发现将噻咯结构单元引入分子主链中, 能够获得具有特殊光电性能的聚合物材料. 本工作合成两种2,5位为二噻吩苯并噻二唑的新型噻咯单体, 通过与芴或硅芴双硼酸酯Suzuki偶联聚合, 制备四种主链型D-A(推-拉电子结构)共聚物PF-HSTBT, PF-HOSTBT, PSiF-HSTBT和PSiF-HOSTBT. 研究表明, 四种聚合物具有较好的吸收, 光学带隙均小于1.71 eV. 电化学分析测得四种聚合物的HOMO能级均小于-5.29 eV, 通过光学带隙计算得LUMO能级均高于-3.61 eV. 以四种聚合物分别作为电子给体材料, PC₆₁BM为受体材料, 制备了聚合物太阳能电池器件(PSCs). 由于聚合物PF-HOSTBT、PSiF-HOSTBT中的己氧基空间位阻较大, 分子平面规整性较差, 其最高光电转换效率分别为0.62%、0.83%; 而己基的空间位阻较小, 分子堆积紧密, 聚合物PF-HSTBT, PSiF-HSTBT的光伏性能较优, PSCs的最高光电转换效率分别为1.18%, 1.2%.     

含Silole共轭聚合物的光电性能

Silole是一类含硅杂环戊二烯,近年来,由于其独特的结构特性、分子的可设计性及多样性,在光电领域得到越来越多研究者们的关注。某些silole小分子在有机发光二极管中用作发光层和电子传输层有出色的表现,但近来对含silole聚合物的研究也颇受重视,在聚集态诱导发光、化学传感器、聚合物发光二极管、聚合物太阳能电池、场效应晶体管中的应用相继有报道。因此silole是一类很有潜力的构筑光电功能材料的杂环化合物。本文根据其母体结构的不同对含silole的聚合物光电性能研究进展进行了综述。     

卟啉及BODIPY衍生物设计合成及光物理性质研究基于分子玻璃主体材料的极紫外(EUV)光刻胶研发

<正>第一部分卟啉及BODIPY衍生物设计合成及光物理性质研究大π共轭有机化合物因其优良光电性质近年来引起广泛关注.卟啉和BODIPY是两类具有特殊电子结构和光谱性质的共轭化合物,通过功能化修饰可以实现对其光电性质的调控。本论文工作针对基于卟啉和BODIPY结构的大π共轭化合物的合成和光物理性质开展研究工作。具体研究内容如下:1.设计合成了分别以咔唑、芴和芴酮为桥的β-β桥联环状锌卟啉化合物。共轭桥对卟啉环电子离域     

硅杂环戊二烯衍生物电子结构与光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G*方法, 对2,5位取代的硅杂环戊二烯(Silole)系列衍生物进行几何结构优化, 通过计算得到电离能、电子亲和势、空穴抽取能及电子抽取能等相关能量, 并使用TD-DFT方法研究其吸收光谱, 分析相关能量及光谱的变化规律. 采用单组态相互作用(CIS/6-31G*)方法优化得到它们的最低单重激发态(S1)结构, 在此基础上, 使用TD-DFT方法计算对应的发射光谱. 分析2,5位芳基取代硅杂环戊二烯衍生物(DADPS)激发态与基态的结构差异及原因, 研究前线分子轨道的分布情况, 并讨论发光特征及载流子传输性能. 研究结果表明, 激发态结构弛豫主要发生在Silole环和直接与2,5位芳基相连的部位; 前线轨道主要分布在Silole环和2,5位芳基上; 二吡咯取代物有望成为空穴传输材料, 二噻吩取代物和二呋喃取代物有望在发光器件中表现出较高的发光效率.