从“布基球”到“布基管”和“布基洋葱”

在回顾Ｃ６０等布基球基本概貌的基础上，介绍了这方面的一些最新进展，讲述了布基管的概念及其和布基球的关系。叙述了布基管的一些有趣的物理性质，它可以是良导体，也可以成为近零能隙或有中等大小能隙的半导体。这些物理性质和它的结构有密切的关系。最后介绍了以Ｃ６０等布基球为核心的多层类石墨结构的球－布基洋葱。     

富勒烯在SiO_2与SiO_2－TiO_2凝胶中的掺入及光谱特性研究

本工作以ＳｉＯ_２和ＳｉＯ_２－ＴｉＯ_２凝胶体系为基质，选择合适的溶剂，采用特定的溶胶一凝胶工艺，成功地将纯的Ｃ_（６０）和Ｃ_（６０）／Ｃ_（７０）混合物分别均匀掺入上述基质中．研究了吸收与荧光光谱特性．室温下观测到峰置位于６６０ｎｍ附近的较强荧光带．对上述光谱性质作了初步的解释．     

压缩变形对C20富勒烯分子电子传输特性的影响

分别采用分子动力学方法与扩展的H櫣ｃｋｅｌ方法分析了双Ａｕ电极作用下 ,未变形以及压缩量为 10 %、2 0 %的C2 0 富勒烯分子的几何构形与电子结构 ;采用扩展的H櫣ｃｋｅｌ方法与格林函数方法计算了三种Ａｕ电极 压缩C2 0 分子 Au电极体系的导电性 .研究结果表明 ,C2 0 分子与Au电极之间的“接触”改变了C2 0 分子的电子结构 ;C2 0 分子与Au电极之间的结合既有共价键的成分 ,又有离子键的成分 ,跟Au电极对C2 0 分子的压缩量紧密相关 ;压缩的C2 0 分子具有更好的导电性能 .     

C60的光物理及其非线性光学特性

介绍了Ｃ６０和Ｃ７０等富氏烯类化合物的光学及物理特征，描述它们的吸收光谱、荧光光谱和单态及三重的光物理特性。富氏分子具有大的非定域π电子，预期具有大的快速响应的三阶非线性光学效应。     

富勒烯胺金属配合物的制备及其催化性能研究

合成了C6o乙醇胺衍生物与Fe^3 ，Fe^2 ，Cu^2 ，Zn^2，Co^2的配合物，以及C50乙二胺衍生物与Fe^2，Cu^2，Zn^2的配合物，并应用红外光谱和电子能谱对这些配合物进行了表征．以双氧水氧化苯酚和4—氨基安替吡啉生成醌型染料的反应作为探针，应用紫外光谱法，通过测量体系的吸光度随时间变化的A-t曲线来研究类过氧化氢酶的催化活性．结果表明此类配合物均具有较高的催化活性，回收再用性好．     

小分子优先结晶构筑聚合物/非富勒烯共混体系互穿网络结构

非富勒烯小分子受体(SMAs)有序聚集决定聚合物/非富勒烯共混体系光伏电池的双分子复合几率。 然而,由于非对称相分离聚合物趋于优先形成网络,抑制小分子受体分子结晶。 在聚[(2,6-(4,8-二(5-(2-乙基己基噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩))-alt-(5,5-(1',3'-二-2-噻吩基-5',7'-二(2-乙基己基)苯并[1',2'-c:4',5'-c']二噻吩-4,8-二酮))](PBDB-T)/9-二(2-亚甲基(3-(1,1-二氰基亚甲基)-6,7-二氟-茚酮))-5,5,11,11-四(4-己基苯基)-二噻吩并[2,3-d:2',3'-d']-s-引达省[1,2-b:5,6-b']二噻吩(IT-4F)共混体系,四氢呋喃蒸汽处理可提高IT-4F结晶性,150 ℃热退火可提高PBDB-T的结晶性。 因此,依次利用蒸汽退火和热退火处理薄膜,诱导小分子先结晶、聚合物后结晶,从而降低PBDB-T对小分子扩散的限制,构建高结晶互穿网络结构。 形貌优化后降低了双分子复合,器件光电转换效率从5.95%提高至7.18%。     

基于二噻吩并吡咯π桥的窄带隙非富勒烯受体材料在有机太阳能电池中的应用

以不同烷基取代的二噻吩并吡咯(DTP)为π桥,连接吲哒省并二噻吩(IDT)中间单元和氰基茚酮(IC)或二氟代氰基茚酮(2F-IC)末端基团,设计并合成了6个窄带隙的非富勒烯受体材料。 其中,IDTDTP-C₂C₂-H和IDTDTP-C₂C₂-F中的DTP单元以1-乙基丙基为侧链,IDTDTP-C₆C₆-H和IDTDTP-C₆C₆-F中的DTP单元以1-己基庚基为侧链,IDTDTP-C₁₂-H和IDTDTP-C₁₂-F中的DTP单元以十二烷基为侧链。 6个分子均具有较窄的光学带隙(1.37~1.44 eV)。 相比于以IC为末端基团的分子(IDTDTP-C₂C₂-H、IDTDTP-C₆C₆-H和IDTDTP-C₁₂-H),由于氟原子的拉电子效应,以2F-IC为末端基团的分子(IDTDTP-C₂C₂-F、IDTDTP-C₆C₆-F和IDTDTP-C₁₂-F)具有红移的吸收光谱,以及更低的最高分子占有轨道能级(HOMO)和最低分子空轨道(LUMO)能级。 以宽带隙聚合物聚[2,6-(4,8-双(5-(2-乙基己基))噻吩-2-基)-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-alt-5,5-(1',3'-二-2-噻吩)-5',7'-双(2-乙基己基)-苯并[1',2'-c:4',5'-c']二噻吩-4,8-二酮](PBDB-T)为给体材料,制备了有机太阳能电池器件。 PBDB-T:IDTDTP-C₆C₆-F共混薄膜具有较高且更平衡的空穴/电子迁移率,以及良好的形貌,基于PBDB-T:IDTDTP-C₆C₆-F的有机太阳能电池获得了6.94%的能量转换效率,开路电压为0.86 V,短路电流密度为13.56 mA/cm²,填充因子为59.5%。     

通过调节共轭聚合物侧链实现可绿色溶剂加工的非富勒烯太阳能电池

有机太阳能电池(OSC)经过长期的发展,其能量转换效率(PCE)已快速推进至14%–16%,基本接近可商业化应用的范围,但在目前所见报道的高效率OSC器件的制备过程中,活性层薄膜的加工大多采用氯苯、二氯苯、氯仿等毒性较高的含卤/芳香性试剂,此类试剂对环境及人类健康的危害非常高。在本工作中,我们基于已报道的高效率给体共轭聚合物PBDB-T,通过扩大共轭侧链结构与增长柔性烷基侧链的方式,合成了新型给体聚合物PBDB-DT。PBDB-DT中较长的柔性烷基侧链保证了其在低毒性溶剂四氢呋喃(THF)溶液中良好的溶解度,同时,扩大的共轭侧链也有效增强了其在THF中的溶液聚集作用,这一特性对于在非富勒烯型OSC器件中获得较好的光伏性能尤其重要。当采用非富勒烯小分子IT-M作为电子受体材料时,以THF为主溶剂加工的基于PBDB-DT:IT-M的OSC器件可以获得10.2%的能量转换效率。     

骨架非稠合的电子受体在聚合物太阳能电池中的应用

Non-fullerene electron acceptors have attracted enormous attention of the research community owing to their advantages of optoelectronic and chemical tunabilities for promoting high-performance polymer solar cells (PSCs). Among them, fused-ring electron acceptors (FREAs) are the most popular ones with the good structural planarity and rigidity, which successfully boost the power conversion efficiencies (PCEs) of PSCs to over 14%. In considering the cost-control of future scale-up applications, it is also worthwhile to explore novel structures that are easy to synthesize and still maintain the advantages of FREAs. In this work, we design and synthesize a new electron acceptor with an unfused backbone, 5, 5'-((2, 5-bis((2-hexyldecyl)oxy)-1, 4-phenylene)bis(thiophene-2-yl))bis(methanylylidene)) bis(3-oxo-2, 3-dihydro-1H-indene-2, 1-diylidene))dimal-ononitrile (ICTP), which contains two thiophenes and one alkoxy benzene as the core and 2-(3-oxo-2, 3-dihydroinden-1-ylidene) malononitrile (IC) as the terminal groups. The synthetic route to ICTP involves only three steps, with high yields. Density functional theory calculations indicate that the non-covalent interactions, O…H and O…S, help reinforce the space conformation between the central core and the terminals. ICTP shows broad and strong absorption in the long-wavelength range between 500 and 760 nm. The highest occupied molecular orbital and lowest unoccupied molecular orbital levels of ICTP were measured to be -5.56 and -3.84 eV by cyclic voltammetry. The suitable absorption and energy levels make ICTP a good acceptor candidate for medium bandgap polymer donors. The best devices based on PBDB-T:ICTP showed a PCE of 4.43%, with an open circuit voltage (V_OC) of 0.97 V, a short circuit current density (J_SC) of 8.29 mA∙cm^-2, and a fill factor (FF) of 0.55, after adding 1% 1, 8-diiodooctane (DIO) as the solvent additive. Atomic force microscopy revealed that DIO could ameliorate the strong aggregation in the blended film and lead to a smoother film surface. The hole and electron mobilities of the optimized device were measured to be 9.64 and 2.03 × 10^-5 cm²∙V^-1∙s^-1, respectively, by the space-charge-limited current method. The relatively low mobilities might be responsible for the moderate PCE. Further studies can be performed to enlarge the conjugation length by including more aromatic rings. This study provides a simple strategy to design non-fullerene acceptors and a valuable reference for the future development of PSCs.