受体型有机光伏材料苝二酰亚胺

苝二酰亚胺作为一种典型的n型材料,具有可见光区强吸收、光和热稳定性较高等突出优点,近年来应用到有机光伏达电池中。本文介绍了苝二酰亚胺及其各种衍生物的结构和性质,综述了其用作有机光伏受体材料（包括小分子型苝二酰亚胺材料、含苝二酰亚胺受体单元的给体-受体双功能分子和含苝二酰亚胺受体单元的给体-受体双缆型聚合物材料）的最新研究进展。     

莱啉酰亚胺类化合物的邻位C—H键功能化研究进展

莱啉酰亚胺是一类重要的功能有机染料.独特的缺电性共轭骨架与优异的光电性质使其成为多环芳烃家族中的重要成员,在有机场效应晶体管、有机光伏器件和生物医学传感等领域具有广阔的应用前景.对莱啉酰亚胺骨架的精准修饰不仅可以有效调控分子能级,还有利于实现分子间的可控组装,是高效创制新型π-分子材料的有效手段.早期,受合成方法的限制,莱啉酰亚胺骨架母核修饰的位点主要局限于电子云密度稍高的湾位,但在该位点引入取代基会扭曲π-平面,不利于π-分子之间的有效堆积.莱啉酰亚胺骨架邻位选择性修饰不影响母核的平面性,近年来受到广泛关注,催生出系列莱啉酰亚胺邻位C—H键功能化的新策略.根据成键类型不同,以苝二酰亚胺和萘二酰亚胺为例,系统总结了莱啉酰亚胺骨架邻位C—H键功能化的方法,以及邻位修饰对莱啉骨架光电性质和组装的影响.     

Bay区取代苝二酰亚胺分子构型及聚集调控:邻位甲基位阻效应

设计并合成了2种苝二酰亚胺分子PBI1和PBI2,研究了bay区的苯氧基团邻位甲基取代对分子构型及分子聚集的影响.通过对单晶结构的分析,发现邻位甲基的引入明显影响苝二酰亚胺分子构型,使得4个苯氧基呈中心对称分布.由于甲基的空间位阻效应,有效地减弱了分子间π-π相互作用,从而提高了分子的溶解性与溶液加工成膜性.研究结果表明,在π共轭分子结构中的关键位置引入小的甲基取代基能够显著调控分子的聚集行为,有效减少光电材料分子中非光电活性(增溶性基团)的含量,对光电材料分子的设计合成具有重要的指导意义.     

苝二酰亚胺衍生物/三联吡啶铂配合物超分子在G-四链体检测中的应用

合成了3种三联吡啶铂(Ⅱ)配合物(Pt1、Pt2、Pt3)和两种苝二酰亚胺衍生物(PDI1、PDI2),构建了三联吡啶铂配合物/苝二酰亚胺衍生物超分子体系。所得超分子体系可作为"turn-on"型荧光传感器用于检测c-myc G-四链体。三联吡啶铂配合物可通过电子转移作用猝灭苝二酰亚胺的荧光,利用最小二乘法求得三联吡啶铂配合物与PDIs的结合常数为5.57×104~5.28×106 L/mol。加入G-四链体后,三联吡啶铂配合物/苝二酰亚胺超分子发生解离,苝二酰亚胺衍生物的荧光得到恢复。在Pt2/PDI2体系中加入1.5μmol/L c-myc G-四链体可使其荧光增强63倍。在c-myc的浓度为25nmol/L~1.0μmol/L范围内,Pt2/PDI2超分子体系荧光增强(F/F0)与c-myc的浓度呈良好的线性关系(R2=0.995),检测限为1.37nmol/L,表明Pt2/PDI2超分子体系可用于检测c-myc序列DNA。     

苝酰亚胺和大环化合物的超分子组装(英文)

苝酰亚胺及其衍生物是一类具有良好的π…π堆积能力和优良的光电性能的n型半导体材料,通过该类化合物与大环化合物构筑纳米超分子组装体是近年来化学、材料科学和纳米科学等领域备受关注的研究之一。本文主要论述了近年来以共价或非共价的方法将超分子大环化合物引入到苝酰亚胺体系构筑出各种纳米功能超分子组装体的研究进展,可以认为超分子大环化合物与苝酰亚胺的组装不仅可以调节苝酰亚胺的光物理行为,而且还可以赋予超分子组装体很多新颖的物理化学特性,使其在传感材料和光电器件等方面展现出很大的潜在应用价值。这些研究极大地拓展了构筑新颖苝酰亚胺纳米超分子组装体的方法。我们相信本文对于进一步构筑具有特定结构和功能的苝酰亚胺-大环化合物超分子组装体将起到积极的促进作用。     

苝四羧酸二酰亚胺衍生物的合成及其性能研究

以苝四羧酸二酐为原料,设计并合成了3个苝四羧酸二酰亚胺类化合物[1,7-二溴-3,4,9,10-苝四酸酐(1), N,N′-二(十二烷基)-1,7-二溴-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(2)和N,N′-二(十二烷基)-1,7-二对叔丁基苯氧基-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(3)],其结构经1H NMR和MS表征.用循环伏安法和热分析法研究了2和3的电化学性质和热学性质.结果表明:2和3的氧化电位分别为931.6 mV, 170.1 mV,还原电位分别为-1 028 mV, -1 941 mV;2和3具有高的分解温度(>300 ℃),有良好的热稳定性.     

不同氟取代基对苝酰亚胺电子迁移率的影响

利用空间电荷限制电流(SCLC)法测试了二种氟代苝酰亚胺的电子迁移率, 一种是N,N'-二(五氟代苯基)-3,4,9,10-苝四羧基二酰亚胺(1), 另一种是N,N'-二(1,1-二氢十五氟代辛基)-3,4,9,10-苝四羧基二酰亚胺(2). 结果发现, 化合物2的电子迁移率要比1高1～2个数量级. UV-Vis, XRD, SEM和AFM等表征手段证明, 这一现象可以用不同的氟取代基导致不同的聚集态结构来解释: 对于化合物1而言, 苯环平面与苝环平面之间存在大的夹角, 破坏了苝酰亚胺分子的平面性, 再加上刚性的氟代苯环大的空间位阻作用, 化合物1分子无法依靠相邻苝环之间的重叠排列而结晶, 只能无序堆积形成非晶膜; 与之相反, 在化合物2分子中苝环上的端基是柔性的锯齿状氟代烷基链, 空间位阻小, 化合物2分子能通过相邻苝环之间相互接近而形成的π-π偶合作用而结晶, 因此有利于电子在苝酰亚胺分子间的跳跃传输.     

新型苝酰亚胺衍生物的合成及其光学性能

以3,4,9,10-苝四酸二酐为原料,设计并合成了三个新型的苝酰亚胺衍生物———N,N’-二(1-戊基己基)-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺,N,N’-二(1-戊基己基)-1,6,7,12-四(对叔丁基苯氧基)-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺和N,N’-二(4-六氟异丙醇基苯基)-1,6,7,12-四(对叔丁基苯氧基)-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺,其结构经1H NMR和MS表征。用UV-Vis和荧光光谱研究了他们的光学性质。     

含三苯胺结构的非对称型苝酰亚胺的合成及性能

合成了2种含有三苯胺结构的非对称型苝酰亚胺N-(2-乙基己基)-N'-(4-三苯胺)-3,4,9,10-苝二酰亚胺(PDI-ATPA)和4,4',4″-三[N-(2-乙基己基)-3,4,9,10-苝二酰亚胺]-三苯胺(PDI-TATPA).利用核磁共振谱(NMR)、红外光谱(IR)和元素分析等方法表征了2种分子的结构,采用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和荧光光谱研究了其分子光物理性能及在溶液中的聚集行为,并且对分子轨道、能级和偶极矩进行了分子模拟.研究结果表明,具有星形空间对称结构的苝酰亚胺分子PDI-TATPA在溶液中具有自组装行为;引入的三苯胺结构与苝核形成电子给体-受体结构,发生分子内电子转移(PET),进而导致荧光猝灭.     

基于吡咯并吡咯二酮核心的苝二酰亚胺类受体分子的合成及光伏性能

苝二酰亚胺类小分子由于其固有的强分子聚集特性,导致活性层形貌难于调控,器件效率相对于近年来报道的受体-给体-受体型稠环小分子受体一直处于劣势.针对这一关键问题,我们设计并合成了三个以吡咯并吡咯二酮为中心核的双臂型和四臂型苝二酰亚胺类小分子受体.其中,c-PDI2和nc-PDI2两个双臂型分子分别将两个苝二酰亚胺臂置于吡咯并吡咯二酮核心骨架的碳取代位和氮取代位;四臂型PDI4是将四个苝二酰亚胺臂置于吡咯并吡咯二酮核心骨架的四个取代位.通过对三个受体小分子的光谱吸收、能级水平、薄膜形貌以及光伏性能的详细研究,发现三个受体小分子都拥有扭曲的分子结构并由此带来无定形薄膜形貌,表明其分子聚集趋势得到了有效的抑制.相对于双臂型受体分子,四臂型PDI4具有更强的光吸收能力和电子传输性能,从而获得了8.45%的最高光电转换效率,是c-PDI2器件效率的2倍和nc-PDI2器件效率的1.5倍.