芴-呋喃苯并噻二唑共聚物的光电性能

对芴-呋喃苯并噻二唑共聚物的吸收光谱、光致发光光谱、电致发光性能和光伏性能进行了研究. 共聚物在382 nm和530 nm处有两处明显的吸收峰, 其中530 nm处的吸收强度随着共聚物中呋喃苯并噻二唑单元(FBT)含量的增加而增加. 随着FBT单元含量的增加, 电致发光峰值从611 nm红移至702 nm. 以PVK为空穴传输层, 共聚物PFO- FBT0.1为发光层的发光器件, 在33 mA/cm2电流密度下的外量子效率达2.32%, 亮度为441 cd/m2. 实验中观察到快速的链内能量陷阱过程(从芴到FBT单元). 以共聚物PFO-FBT50为电子给体、PCBM为电子受体(重量比1:2)共混制备的光电池能量转换效率为1.13%, 开路电压0.85 V, 短路电流3.39 mA/cm2, 光谱响应边延伸至近750 nm.     

聚苯撑乙炔-苯并噻二唑共聚物的合成及光谱性能

利用钯催化剂[Pd(PPh₃)₂Cl₂]和相转移催化剂(PTC), 采用Heck交叉偶联缩聚反应合成了聚(苯撑乙炔撑-苯并噻二唑)系列交替共聚物(PPE-BT), 比较了聚合物的紫外吸收光谱和荧光光谱特征.     

基于苯并噻二唑的菁染料敏化剂的合成与光伏性能研究

两个新型的基于三苯胺苯并噻二唑的菁染料(I～II)通过含有该单元的苯并[e]吲哚啉乙醛和1,1,2-三甲基-3-丁 基-5-羧基-3H-吲哚碘盐的Knoevenagel缩合反应合成, 其结构用核磁和高分辨质谱进行了表征|对两个菁染料敏化剂的光物理、电化学性能和太阳能电池的光伏性能进行了系统研究. 在AM1.5G标准光源下, 两个染料的最高入射单色光子-电子转化效率值(IPCE值)均超过57%, 其光电转换效率分别为2.59%和3.28%.     

芴-苯并噻二唑-苯胺类共聚物的合成与发光性能

用Suzuki缩聚反应分别将窄带隙单元-苯并噻二唑-二苯胺(DPABT)和苯并噻二唑-三苯胺(TPABT)引入聚芴主链,合成了共聚物PF-DPABT和PF-TPABT,并比较了共聚物的发光性能.随着窄带隙单元含量的增加,其特征发射逐渐增强,说明发生了从聚合物主体单元到窄带隙单元有效的能量转移.两种共聚物在低窄带隙单元含量(1mol%)下的电致发光光谱仅出现窄带隙单元的特征发射,PF-DPABT共聚物为650～680nm之间的饱和红光,而PF-TPABT共聚物为590～610nm之间的橙红光,聚芴主体单元的发射被完全淬灭,说明与光致发光过程相比,电致发光过程中的能量转移更完全.基于共聚物PF-DPABT-1及PF-TPABT-5器件的最大外量子效率分别为1.3%和2.0%,器件结构为ITO/PEDOT:PSS/polymer/Ba/Al,是一类有希望的红光材料.     

苯并噻二唑类有机太阳能电池材料研究进展

苯并噻二唑结构单元被广泛用来构建高光电转换效率的有机太阳能电池材料.从聚合物太阳能电池、有机小分子太阳能电池以及染料敏化太阳能电池三个方面系统地综述了近年来含苯并噻二唑基团的有机太阳能电池材料的研究进展,并对其发展趋势和应用前景做了展望.     

苯并噻二唑单元在聚合物光伏材料设计中的应用

聚合物太阳能电池因其易于加工、可制备成柔性器件、材料来源广泛等优点得到材料界和能源界的广泛关注。有机太阳能电池效率的不断提高主要得益于材料的发展和电池器件结构的优化。从材料设计角度考虑,种类众多的给体和受体单元被开发用来构建有机共轭分子,其中,苯并噻二唑单元由于共轭平面较大和吸电子性较强的特性被广泛用于构建高性能的有机太阳能电池材料。基于此,本文首先介绍了苯并二噻吩单元及其衍生物常见的合成方法,随后总结了其在构建聚合物给体方面的应用,最后对其后续发展方向和前景提出了展望。     

含苯并噻二唑的二维有机染料的合成与光伏性能研究

通过引入烷基二噻吩苯并噻二唑窄带隙基元到D-π-A有机染料体系中,设计并合成了两种二维结构的有机染料DD2和DH2,系统地研究了以烷基二噻吩苯并噻二唑基元作为侧基或桥联基元对染料敏化剂的光物理性能、电化学性能和光伏性能的影响.含有烷基二噻吩苯并噻二唑基元的这两种染料都具有较宽的吸收光谱.在氙灯光源(100mW?cm-2,AM 1.5 G)下,基于有机染料DH2和DD2的染料敏化太阳能电池的能量转换效率分别为1.67%和3.26%.采用鹅去氧胆酸(CDCA)共吸附剂优化后,染料DH2表现出较好的抗聚集能力,能量转换效率几乎没有变化;而DD2的能量转换效率提高到了5.53%.     

基于2,1,3-苯并噻二唑衍生物的有机发光材料的设计与性质的理论研究

有机电致发光材料已经成为国际上的一个研究热点。利用量子化学方法研究有机电致发光材料的结构与性能间的关系已成为材料科学中不可或缺的重要手段。本文采用理论计算方法对一种2,1,3-苯并噻二唑衍生物的结构进行修饰,研究了杂原子NH、O和Se取代对电子性质、光谱性质、电荷传输性质以及稳定性的影响,这对于了解有机电致发光材料的发光机制,设计新颖的多功能材料是非常有意义的。研究结果表明,NH取代对母体分子的电子性质和光谱性质的影响最明显。NH、O和Se取代衍生物具有较小的空穴重组能,可以作为有机电致发光二极管中的空穴电荷传输材料。静电势能结果表明NH、O和Se取代衍生物的稳定性要高于母体分子的稳定性。     

新型苯并噻二唑-7-羧酸衍生物的合成

以2,3-二氯硝基苯和异丙硫醇为原料,设计并合成了3个新型的苯并噻二唑-7-羧酸衍生物,其结构经1H NMR,IR和元素分析表征.     

含二呋喃基苯并噻二唑的聚芳炔类衍生物的合成与性能

以四(三苯基磷)钯(Pd(PPh3)4)和CuI为催化剂,在二异丙胺和四氢呋喃溶液中,采用宽能带的1,4-二乙炔基-2,5-二(十二烷氧基)苯(PE)和窄能带的4,7-双(5′-溴-2′-呋喃)-2,1,3-苯并噻二唑(FBT)合成了一系列新型聚芳炔。长链烷氧基的存在使得此类聚合物在常用的有机溶剂中具有较好的溶解性和成膜性。通过对上述聚合物的紫外-可见吸收、荧光发射及循环伏安等基本性能进行探讨可知,随着共聚物中FBT含量的增加,共聚物薄膜的吸收起始波长及荧光发射波长均有明显的红移。聚合物薄膜的最大发射峰位于600～650 nm,聚合物中的能量能有效地由PE单元转移到FBT单元上。     

基于4,7-二噻吩苯并噻二唑和异靛单元的受体-受体共轭聚合物的合成与光伏性质

利用微波协助的Stille缩合聚合反应方法合成了基于双噻吩苯并噻二唑和异靛单元的受体-受体聚合物HFTBT-DA865,并对其热稳定性、光物理性能、电化学性质和本体异质结太阳能电池性能进行了研究.该聚合物易溶于邻二氯苯和邻二甲苯等溶剂,具有优异的溶液加工性能.5%热分解温度为389℃,玻璃化转变温度为168℃,说明其具有较好的热稳定性能.对旋涂速度和温度进行优化,所得太阳能电池器件的光电转换效率为2.28%,开路电压为0.83 V,短路电流为-5.70 mA/cm^2,填充因子为48.9%.电化学性能和密度泛函理论估算结果表明,聚合物与受体材料PC71BM相近的最低未占分子轨道(LUMO)值及其平面性可能是影响光伏性质的重要因素.通过调控共聚单体或优化受体材料,器件性能可进一步提高.对受体-受体(A-A)类聚合物材料太阳能电池性能的研究表明,此类材料是一类潜在的聚合物太阳能电池材料.     

新型共轭聚合物的设计合成及其在场效应晶体管的应用

近年来,有机场效应晶体管(OFETs)由于在柔性器件和可穿戴电子学中的潜在应用受到了学术界和工业界的普遍关注,尤其是以聚合物半导体材料构筑的晶体管性能得到了快速的发展.如何设计合成用于OFETs的高性能聚合物半导体材料,一直是我们的追求目标.然而,分子结构对迁移率的影响仍缺少系统的比较.本文综述了近年来国内外新型聚合物材料的最新进展.我们按照材料的种类以及载流子的传输类型进行了分类,对高性能聚合物材料的发展过程、材料的设计思路以及相应的FETs性能进行了系统地归纳总结.通过研究分子及分子聚集态结构与器件性能之间的关系,希望为以后设计合成新型的高性能的聚合物材料提供有益的借鉴和指导.     

基于氟代异靛蓝并[7,6-g]异靛蓝的共轭聚合物的合成及其半导体性质

采用Stille缩聚,合成了3个异靛蓝并[7,6-g]异靛蓝(DIID)和乙烯单元交替排列的共轭聚合物P0F、P2F和P4F,三者在DIID单元中分别含0、2和4个氟原子(F).3个聚合物均具有良好的平面性,前线分子轨道几乎在整个共轭骨架上离域.它们均具有宽的吸收光谱,吸收范围在400~1000 nm,光学带隙约为1.25 eV;随着氟原子数目的增加,聚合物的最高占有分子轨道(HOMO)和最低空分子轨道(LUMO)能级依次下降0.1~0.2 eV.以这3个聚合物作为活性层,制备了顶栅-底接触型有机场效应晶体管器件,随着氟原子数目的增加,聚合物的传输性质由双极传输变为n型传输.P0F和P2F是双极传输型聚合物,空穴迁移率(μ_h)分别达到0.11和0.30 cm~2 V~(-1) s~(-1),电子迁移率(me)分别达到0.22和1.19 cm~2 V~(-1) s~(-1).P4F是n型聚合物,me达到0.18 cm~2 V~(-1) s~(-1).     

A Novel Conjugated Polymer Consists of Benzimidazole and Benzothiadiazole: Synthesis,Photophysics Properties,and Sensing Properties for Pd2+

A conjugated polymer PPBIBTE based on benzimidazole and benzothiadiazole was synthesized through palladium-catalyzed sonogashira cross-coupling reaction. The chemical structures of the monomers and the polymer were indicated by ¹H NMR, and investigation of photophysics properties and sensing optical properties for metal ions were observed by ultraviolet–visible and photoluminescence spectroscopy. PPBIBTE showed remarkable selectivity for Pd²⁺ by “turn-off” fluorescence sensing progress. In addition, the Stern–Volmer and Benesi-Hildebrand plots were used to reveal the interaction between the polymer and Pd²⁺, while job's method was applied to calculate the determination of stoichiometry. The results demonstrate that PPBIBTE can utilize static quenching for Pd²⁺ by forming a 1:1 complex. And it is a potential sensing material as fluorescence chemosensor for Pd²⁺ with high selectivity and sensitivity. © 2020 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci. 2020 , 58, 831-842     

Recent Advances of AIE-Active Conjugated Polymers: Synthesis and Application

Conjugated polymers (CPs) have long been recognized as an important class of materials. The highly conjugated backbone of the CPs will facilitate the rapid exciton migration and result in amplification of fluorescence signals. However, CPs are likely to aggregate and form excimers in solid states, directly leading to the fluorescence quenching, namely aggregation-caused quenching (ACQ), hence inhibiting their prospective utilizations in a large degree. Since the effect of aggregation-induced emission (AIE) is opposite to that of notorious ACQ, the AIE has raised great attention from scientists. CPs with AIE or aggregation-enhanced emission (AEE) features may help to solve the ACQ problem and meanwhile impart polymers with new properties and practical applications. In this review, we summarize the recent progress on the preparation of CPs with AIE or AEE characteristics, where AIE-active luminogens are located at polymer backbones or pendants. Their potential applications including fluorescent sensors, biological probes, and active layers for the fabrication of light-emitting diodes are also described.     

苯并噻吩类稠环化合物的合成及其在有机场效应晶体管中研究的进展

总结了苯并噻吩类稠环化合物半导体材料的最新研究进展,对其合成方法及结构与性能进行了归纳,介绍了它们在有机场效应晶体管中的应用,并对其研究和应用前景进行了展望。     

新型双氨类发光材料的合成与性能研究

以3-溴-9,9-二甲基芴为原料,通过Buchwald-Hartwig偶联反应合成了一种新化合物N,N′-二(联苯-4-基)-N,N′-二(9,9-二甲基芴-3-基)-9-苯基咔唑-2,7-二胺(2),其结构和性能经FL, UV-Vis, ¹H NMR, GC-MS(EI),元素分析和TG-DSC表征。结果表明：2具有较好的热稳定性和较高的玻璃化温度,失重5%的温度为452 ℃,玻璃化温度为176 ℃;在425 nm波长激发下,2在445 nm处发出较强荧光(蓝光)。     

磁性聚苯乙烯-氯甲基苯乙烯材料的合成及其对蒽的吸附性能研究

采用4-氯甲基苯乙烯(VBC)为单体,二乙烯基苯为交联剂(DVB),以磁性γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)修饰硅胶微球为核,在偶氮二异丁腈(AIBN)引发下,以甲苯和聚乙二醇2000的混合溶液(质量比1∶2)为联合致孔剂,原位聚合制备了磁性聚苯乙烯-氯甲基苯乙烯材料(Fe3O4@Si O2@DVBVBC)。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)和氮气物理吸附对该材料的结构和组成特性进行了表征。以蒽为考察对象,对制备材料的吸附性能进行了考察,发现单体和交联剂的质量比对材料的吸附能力影响较大。当单体和交联剂的质量比为1∶4时,对蒽的吸附性能最佳。材料的孔结构会影响吸附平衡时间。制备的材料对蒽能够在30 min内达到吸附平衡且吸附率达95%。该材料对多环芳烃化合物的吸附主要依靠疏水作用。吸附动力学研究表明,材料对蒽的吸附性能对准一级动力学方程具有较好的拟合程度。采用2 mL乙腈涡旋15 min可将99%的蒽洗脱下来。     

基于1,2,4-三氮唑衍生物的共轭聚合物的合成及其光伏性能

以缺电子的1,2,4-三氮唑衍生物作为拉电子结构单元(A), 以富电子的噻吩或苯并二噻吩衍生物作为推电子结构单元(D), 通过Stille偶联聚合的方法, 合成了三种主链型D-A(推-拉电子结构)的交替共聚物PT-TZ, PB-TZ和PB-TTZT. 不同富电子结构单元可使其聚合物表现出不同的光物理性能和光伏性能. 嵌入较多的噻吩单元, 可有效增大聚合物主链的共轭长度, 拓宽其吸收光谱, 因此, 聚合物PB-TTZT的光伏性能明显优于另外两种聚合物. 以三种聚合物分别作为给体材料, 以PC₆₁BM作为受体材料, 制备了聚合物太阳能电池(PSCs), 其中, 基于PB-TTZT的PSCs器件在AM 1.5 G模拟太阳光条件下的光电转换效率为1.18%.