四硫富瓦烯作为染料敏化太阳能电池有机染料电子给体的理论研究(英文)

为了研究四硫富瓦烯(TTF)基团对有机染料敏化剂光电性能的影响,以咔唑染料Dye 1为原型,引入TTF基团作为电子给体,设计了咔唑染料Dye 2.采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)分别计算模拟了纯染料分子和吸附团簇(TiO2)9后的形貌、分子轨道能级以及紫外-可见吸收光谱,采用周期性密度泛函理论计算模拟染料分子在二氧化钛(101)面吸附的表面形貌.结果发现:在有机染料中引入TTF基团有助于有机染料敏化剂在二氧化钛表面的抗团聚作用和分子内的电荷转移;最为重要的是,TTF基团的强给电子能力极大地增强了有机染料敏化剂的光捕获能力.所有的计算结果表明,TTF基团是一种非常有潜力改善染料敏化剂光电性能的给电子基团.     

基于Schiff-Base反应的成环策略及应用

基于Schiff-base反应的大环化合物是近些年来超分子领域研究的热点.这些大环化合物不但在传感器、功能材料等领域发挥着重要的作用,而且在自组装研究领域具有重要的意义.从模板法和非模板法两方面分析了一些具有代表性Schiff-base大环的合成,发现,不但具有合适半径和构型的离子可以作为成环反应的模板,而且强烈的分子内氢键也能有效地驱动成环反应.同时,对于该类大环分子合成所面临的问题及发展方向进行了评述和预测.     

聚苯胺衍生物电致变色薄膜的制备与物性研究

采用循环伏安电化学沉积方式分别制备了聚邻甲氧基苯胺(1)和聚邻甲氧基苯胺/邻硝基苯胺(2)电致变色薄膜, 并通过UV-Vis、分光光度仪、场发射扫描电子显微镜(SEM)对其进行性能表征. 结果显示: 变色膜1在不同电压下能实现湖绿色(U＝－0.5 V)和淡紫色(U＝0.9 V)变化, 响应时间约15 s, 最大透光率变化(DT_max)约10% (500 nm)|变色膜2在不同电压下能实现橄榄绿色(U＝－0.9 V)和深酞蓝色(U＝1.4 V)变化, 响应时间约2 s, 最大透光率变化(DT_max)约为20% (497 nm)|SEM测试得到薄膜2的厚度约550 nm, 且不同颜色状态下其表面形貌及导电性能有较大的差别. 由以上结果可以看出: 电致变色薄膜2比1具有更快的响应速度和较好的颜色对比度, 因此薄膜2是更好的电致变色材料.     

Synthesis, structure, and conductivity of molecular conductor (PyEt)[Ni(dmit)_2]_2

A new electrical conductive crystal PyEt[Ni(dmit)2]2 (dmit=4,5-dimercapto-1,3-dithiole-2-thione) has been synthesized and its X-ray structure has been determined to be in monoclinic system, C2/c space group. In PyEt[Ni(dmit)2]2 crystal, the conducting component [Ni(dmit)2]0.5- is face-to-face packed forming molecular column along the c-direction, and these molecular columns are then side-by-side extended along the a-direction forming a kind of two-dimensional conducting sheet on (010). The measured conductivity at room temperature along a certain direction on (010) plane is 10 S .cm-1. From 282 to 269 K, the crystal shows metallic behavior but changes to semiconductor below 269 K. Based on the measured crystal structure and calculated band structure, this conductor-semiconductor phase transformation can be primarily interpreted: The metallic conductivity is corresponding to the uniform molecular column and the atomic-lattice-chain structure of Ni chain, while the semi-conductive behavior to staggered mo     

分子导体(PyEt)[Ni(dmit)2]2的合成、结构与导电性

合成了一种新的导电分子晶体PyEt[Ni(dmit)₂]₂ (dmit=4,5-dimercapto-1,3-dithiole-2-thione). X射线衍射测定表明, 该晶体属于单斜晶系, C2/c空间群. PyEt[Ni(dmit)₂]₂晶体中, 导电组元[Ni(dmit)₂]^0.5−沿c方向面对面平行堆积成分子柱, 各分子柱沿a方向肩并肩并行伸展构成(010)面的二维导电层. 测得二维导电层上某方向的室温电导率为10 S∙cm^−1. 从282~269 K, 该晶体表现出金属导电性, 269 K以下则为半导体. 用实测的晶体结构和计算的能带结构对这种导体→半导体的相变予以解释: 金属导电性对应于均匀的分子柱和直线点列型Ni原子链; 而半导体导电性则对应于交错的分子柱和锯齿型Ni原子链.     

异形复层结构TiO2纳米棒薄膜的水热合成及性能

本文采用水热反应法,通过改变合成条件,经XRD和FESEM表征,证实合成了四方金红石相异形复层(阵列-团簇)结构的TiO₂薄膜。合成薄膜的下层是TiO₂的阵列,上层是团簇状的TiO₂,并且构成阵列和团簇的每个方柱又由多根纳米棒(25～65 nm)组成。上层团簇的生成量和厚度可以通过改变反应物的初始浓度、反应时间和生长基片的角度进行调控。将这种异形复层结构薄膜试用于染料敏化太阳能电池(DSSC)光阳极,发现其光电转化效率比单层阵列TiO₂薄膜提高了2.6倍。由此表明TiO₂这种以纳米棒为单元结构的异形复层薄膜,上层团簇结构有利于产生采光作用以及吸附微粒的作用,下层阵列结构有利于载流子的定向快速传输,其复合结构的形成,致使光电转换效果明显提高。     

新型四硫富瓦烯-三苯胺类光敏染料理论研究

在简单结构的D-π-A三苯胺光敏染料(YD1)中引入不同数量的四硫富瓦烯(TTF)单元作为次级电子给体以增强有机光敏染料的给电子能力,设计了两个结构分别为D-D-π-A (YD2)以及2D-D-π-A (YD3)的光敏染料分子,并且采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)分别模拟计算了纯光敏剂分子及其吸附二氧化钛团簇后的几何构型、电子结构以及光物理性能。采用周期性密度泛函理论模拟计算光敏染料分子在二氧化钛(101)面吸附的表面形貌以及态密度(DOS)。计算结果表明,TTF单元的引入不仅可以有效减少光敏染料分子的团聚,还可以提升其吸收性能。此外,光吸收效率(LHE)、电子注入驱动力(ΔG^inject)以及DOS的计算结果显示,YD2和YD3理论上可以呈现出比YD1更高的短路电流密度(J_sc)以及开路电压(V_oc)。因此,通过本文的理论研究表明,TTF单元可以作为有机光敏染料中的次级电子给体来改善光敏染料的性能。     

导电聚合物超级电容器电极材料*

导电聚合物（聚苯胺,聚吡咯,聚噻吩）作为超级电容器电极材料的研究引起了人们广泛的兴趣,该类材料制备的超级电容器具有成本低、容量高、充放电时间短、环境友好和安全性高等优点。本文综述了近年来基于导电聚合物及其与无机材料（碳材料/金属氧化物材料）复合所得电极材料在超级电容器中的应用进展,指出具有纳米结构导电聚合物材料及导电聚合物与无机纳米材料的复合是超级电容器电极材料研究的重要发展方向。     

β-位取代卟啉镍衍生物的合成及其物性研究

合成了5,10,15,20-四(对癸烷氧苯基)-β-硝基卟啉镍(1)以及5,10,15,20-四(对癸烷氧苯基)-6'-硝基喹喔啉[2,3.b]卟啉镍(2),并通过核磁共振氢谱、红外光谱、质谱、元素分析等分析方法表征了它们的结构.由于β-位的取代,不但使化合物1和2的最大吸收较5,10,15,20-四(对癸烷氧苯基)卟啉镍(3)发生了红移,而且化合物1和2的第一氧化电位均大于化合物3.利用差示扫描量热法(DSC)研究了化合物1和2的液晶行为,结果表明:只有化合物1具有液晶性,其液晶行为表现为升温单变液晶,液晶相变温度始于77℃,相变区间为41℃.通过原子力显微镜(AFM)观察化合物1和2在硅基底上自组装薄膜的形貌,结果表明:化合物1的成膜性和有序性更好.利用密度泛函理论研究化合物1和2的优化几何构型与前线轨道分布,其结果与紫外可见光谱.DSC,AFM的结果一致.     

基于四硫富瓦烯衍生物导电LB膜研究概况

四硫富瓦烯(TTF)是具有可逆氧化还原性质的强电子给体, 由其衍生物制备的导电Langmuir-Blodgett (LB)膜可应用于分子材料及分子电子器件方面的研究. 简要综述了近年来具有代表性的基于TTF衍生物的导电LB膜及其可能用途.