基于N,C螯合π共轭骨架的四配位有机硼化合物及其光电应用

具有N,C-螯合π共轭骨架的四配位有机硼化合物,其分子内存在的B-N配位作用使分子骨架趋于平面,π共轭性增强,使这类化合物具有较高的电化学和热学稳定性、优异的发光性能和强的电子亲和势,成为非常有发展前景的新型光电材料,已在有机发光二极管(OLEDs)、有机场效应晶体管(OTFTs)、有机太阳能电池、传感等方面进行了广泛研究。在本文中,我们主要介绍了N,C-螯合四配位有机硼化合物的合成方法及其在电子传输材料、发光材料、光致变色材料及有机太阳能电池材料中的应用研究。     

卟啉化合物在有机染料敏化太阳能电池中的应用研究

卟啉化合物具有共轭的平面结构、良好的电子缓冲性和光电磁性,特别在可见光区和近红外区域具有优越的光捕获特性。近年来,卟啉类化合物以其优异的特性在有机太阳能电池领域,尤其是染料敏化太阳能电池中得到了广泛的应用研究。人们通过对卟啉分子进行改性来提高相应的太阳能电池效率,比如增加分子的共轭度、在分子上引入长烷基链、引入功能化小...     

基于N,C螯合π共轭骨架的四配位有机硼化合物及其光电应用

具有N,C-螯合π共轭骨架的四配位有机硼化合物,其分子内存在的B-N配位作用使分子骨架趋于平面,π共轭性增强,使这类化合物具有较高的电化学和热学稳定性、优异的发光性能和强的电子亲和势,成为非常有发展前景的新型光电材料,已在有机发光二极管（OLEDs）、有机场效应晶体管（OTFTs）、有机太阳能电池、传感等方面进行了广泛研究。在本文中,我们主要介绍了N,C-螯合四配位有机硼化合物的合成方法及其在电子传输材料、发光材料、光致变色材料及有机太阳能电池材料中的应用研究。     

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池研究进展

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池是一种受到广泛关注的新型太阳能电池。根据电池的结构不同可以将其分为p型和p-n叠层型染料敏化太阳能电池。其中p-n型叠层染料敏化太阳能电池的理论光电效率可以达到43%,高于传统的基于n型TiO_2光阳极的染料敏化太阳能电池理论效率(30%),引起了科学界的高度关注。本文将总结基于p型光电极染料敏化太阳能电池(p型和p-n型叠层器件)的研究成果,重点介绍用于p型和p-n型叠层染料敏化太阳能电池的电极材料,染料及电解质的研究进展;同时总结目前该类电池发展中亟需解决的问题以及进一步提高器件效率的途径。     

两亲性D-π-A型有机染料在染料敏化太阳能电池中的应用

设计合成了6个带有烷基链的D-π-A型有机光敏染料应用于染料敏化太阳能电池. 发现长链烷基有利于电池开路光电压的提高. 利用脂肪酸共敏化可进一步提高染料分子的敏化效果, 且提高的程度与脂肪酸的链长有重要关系.     

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池研究进展

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池是一种受到广泛关注的新型太阳能电池。根据电池的结构不同可以将其分为p型和p-n叠层型染料敏化太阳能电池。其中p-n型叠层染料敏化太阳能电池的理论光电效率可以达到43%,高于传统的基于n型TiO₂光阳极的染料敏化太阳能电池理论效率（30%）,引起了科学界的高度关注。本文将总结基于p型光电极染料敏化太阳能电池（p型和p-n型叠层器件）的研究成果,重点介绍用于p型和p-n型叠层染料敏化太阳能电池的电极材料,染料及电解质的研究进展;同时总结目前该类电池发展中亟需解决的问题以及进一步提高器件效率的途径。     

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.     

聚(3-烷基噻吩)合成方法研究

作为导电共轭聚合物中的一个典型代表,聚(3-烷基噻吩)(poly(3-alkylthiophene),P3AT)因其良好的光电性能,已广泛应用于有机光电子领域,如有机场效应晶体管、有机发光二极管和有机聚合物太阳能电池等。P3AT的合成制备方法也成为导电共轭聚合物合成方法的方向标,其发展的历史进程代表了共轭聚合物合成方法的共同历程。本文简要介绍了P3AT的发展历史、分子构效关系及其在有机光电器件上的应用,并按合成方法的不同分类,详细介绍了P3AT的各类合成方法,包括:McCullough法、Rieke法、格氏置换合成法、Suzuki反应、Still反应、C-H活化直接偶联等,总结比较了各种方法的反应机理及其优缺点,以期为读者展示出导电共轭聚合物合成方法发展变化的整体过程,并对其发展方向提出了展望。     

新型D-π-A类敏化太阳电池染料及其应用

功能性有机染料在染料敏化太阳能电池领域具有重要的应用前景,电子给体、π共轭桥和电子受体（D-π-A）结构的染料是其中重要的组成类型.本文主要依据三苯胺和吲哚啉等取代苯胺为电子给体染料的结构设计,并结合本课题组的相关工作,综述了2008年以来此类D-π-A光敏染料的光电转换性能的研究进展.     

准固态染料敏化太阳能电池中电解质体系的研究进展

染料敏化太阳能电池(Dye Sensitized Solar Cells)是新一代将光能转化为电能的重要能源转换装置。它具有低廉的材料和器件制作成本、较高的光电转换效率以及电池制作过程简单等诸多优点,拥有广阔的应用空间和巨大的潜在商业价值,因而吸引了广泛的研究关注。染料敏化太阳能电池主要由染料敏化的光阳极、电解质和对电极三个部分组成。其中,电解质作为染料敏化太阳能电池的重要组成部分,其对离子的传导和扩散,以及促进染料再生的能力极大地影响着染料敏化太阳能电池的电荷传输和光电性能。本文聚焦于染料敏化太阳能电池准固态电解质体系,主要从聚合物凝胶电解质、有机小分子凝胶电解质和无机纳米粒子凝胶电解质三大方面综述讨论了该研究领域当前最新研究进展,并对其未来研究趋势进行了展望。     

染料敏化太阳能电池中染料分子共轭π桥的扩展

以染料分子D5为原型, 采用不同类型和数量的共轭桥单元来设计D-π-A 型有机分子. 采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)来模拟计算分子的形貌、分子轨道能级以及紫外-可见光谱, 为染料敏化太阳能电池(DSSCs)的敏化分子寻找适合的共轭桥. 采用“次甲基链”、“呋喃环”或“噻吩环”、“次甲基链和呋喃环”或“次甲基链和噻吩环”作为共轭桥单元, 使得分子的吸收光谱依次红移. 随着共轭桥单元的增加, 分子的吸收光谱有剧烈的红移, 但随着共轭桥单元数量的进一步增加, 分子吸收光谱的红移现象减弱. 分子的最低未占据分子轨道(LUMO)能级逐渐降低, 而最高占据分子轨道(HOMO)能级逐渐升高. 采用3个“次甲基链和呋喃环”或者“次甲基链和噻吩环”作为共轭桥时, HOMO能级已经高于氧化还原电解质的能级, 而在极性溶液中, 由2个“次甲基链和噻吩环”单元作为有机分子的共轭桥时, 分子的HOMO能级已经高于氧化还原电解质的能级了. 采用“次甲基链和呋喃环”或“次甲基链和噻吩环”单元作为有机分子的共轭桥时, 吸收光谱有明显的红移,但对于DSSCs的敏化分子, 这样的共轭桥单元只能有1-2个, 不宜过多.     

水溶性苝酰亚胺类材料的合成及其生物应用

3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺及其衍生物(PDIs)因其光、热、化学稳定性好,荧光量子效率高的优点,已经在有机场效应晶体管(OFET)、有机太阳能电池(OPV)、染料激光和有机电致发光器件(OLED)等方面使用,但其自身结构容易π-π堆积,导致水溶性差,限制了其在生物领域的进一步运用。因此,对PDIs进行修饰,获得可以用于生物体的水溶性PDIs显得尤为重要。本文综述了对PDIs进行水溶性修饰的各种方法:使用阴离子取代基、阳离子取代基和非离子取代基等在PDIs酰亚胺的氮原子位置或者湾位置进行修饰,利用取代基的水溶性、静电排斥作用或者空间位阻效应来实现PDIs的水溶性。同时,进一步阐述了水溶性PDIs在新型荧光探针、光声成像、化学治疗和光动态治疗等方面的应用。     

染料敏化太阳能电池用固态及准固态电解质的研究进展

染料敏化太阳能电池是近十几年发展起来的新型的高效率、低成本光电化学太阳能电池,有着巨大的潜在商业价值和广阔的应用前景。电解质是染料敏化太阳能电池的重要组成部分,对电池的光电转换性能及稳定性有重要影响。本文评述了最近国内外学者在染料敏化太阳能电池用固态和准固态电解质体系的研究进展,并对该领域的发展前景进行了展望。     

C—H键直接芳基化制备共轭功能材料及其器件应用

π-共轭光电聚合物及小分子,由于其成本低、质量轻、可溶液加工性以及结构与性能的丰富可调控性,已成为新一代光电功能器件重要的半导体材料. C—B/C—X及C—Sn/C—X键Suzuki及Stille偶联是有机半导体材料中sp~2-C—C键最常用的构建策略.然而,传统的C—C键偶联需要对反应底物进行预官能团化,合成步骤繁琐,且伴随有毒副产物的生成.直接芳基化反应利用C—H/C—X键偶联构建sp~2-C—C键,反应底物不涉及有机金属试剂,具有良好的原子及步骤经济性,在有机光电材料的高效合成及实际应用领域拥有巨大的潜力,因而成为人们关注的焦点.针对直接芳基化法制备有机共轭功能材料的器件应用研究进行了总结综述,分别就有机太阳能电池、场效应晶体管、染料敏化和钙钛矿电池、有机发光二极管及锂电池进行分类讨论,系统介绍了该领域的研究进展,并对今后发展进行了展望.     

新型高效太阳能电池卟啉类敏化染料的合成

正D-π-A型卟啉染料在捕获光能、构建高效染料敏化太阳能电池方面有着特殊的优势.但是,这类化合物在近红外区存在明显的吸收缺陷.针对该问题,华东理工大学化学与分子工程学院解永树教授和田禾院士研究团队在卟啉分子中通过Sonogashira偶联引入额外的炔键来扩展其π共轭结构,以增强其在近红外区吸收,并引入多达六个烷氧     

共轭高分子光电功能材料的多尺度性能研究——聚合物电子学领域中的新机遇

共轭高分子材料特异的金属或半导体的电子特性兼有质轻、价廉、易于加工的优点使其在有机场效应晶体管、有机太阳能电池和有机发光二极管等领域显示了重要的应用前景.然而,尽管经过几十年的不断研究,共轭高分子材料种类及其相关器件性能均已得到显著发展,但是共轭高分子材料的本征电荷传输特性仍不清楚,其研究面临巨大挑战,这主要是由共轭高分子材料本身分子量分布弥散、分子间相互缠结以及在常规旋涂薄膜器件中分子高度无序等特性所决定的.从调控共轭高分子聚集态结构的角度出发,不断提高共轭高分子的结构有序性及减小电荷传输过程中的晶界及缺陷密度,是实现共轭高分子材料本征性能认识的有效途径之一.本文首先简单归纳总结了研究者在共轭高分子多尺度聚集态结构调控及性能研究方面的初步结果,进一步结合国内外相关研究进展,重点对共轭高分子晶体方面的工作展开详细介绍,最后对该领域未来发展的挑战及机遇进行了简单评述.     

塑料太阳能电池研究进展

塑料太阳能电池是目前国际上比较活跃的研究领域,它具有制备工艺简单、可制备在柔性衬底上、材料的化学结构可调等优点.重点介绍以共轭聚合物-富勒烯衍生物混合物为活性层的体异质结结构塑料太阳能电池研究进展.从活性层薄膜的微观形态结构调控、电极接触界面、光场在电池各层中的空间分布以及叠层结构等几个方面综述了影响塑料太阳能电池效率的因素和提高效率的方法.最后简要介绍了塑料太阳能电池所面临的问题和挑战.     

以咔唑为π-桥的D-π-A型有机染料分子的合成与性能

本文分别以三苯胺、N-苯基咔唑和吲哚[3,2,1-jk]咔唑为给体,选择3,6-和2,7-位连接的咔唑为π-桥与氰基乙酸受体键连合成了两个系列共6个D-π-A型染料分子,研究了以它们为光敏剂的染料敏化太阳能电池器件的光伏性能.通过对比发现,给体单元相同的染料分子,以2,7-位连接的咔唑为π-桥时其共轭骨架的π-电子离域比3,6-位连接更好,因而其分子内电荷转移吸收明显变宽并增强,表现出更好的分子捕光能力,相应电池器件的短路电流密度(J_(sc))更大,展示了更高的光电转换效率;当π-桥相同时,给体单元由三苯胺依次变换为N-苯基咔唑和吲哚[3,2,1-jk]咔唑后,伴随苯环之间的直接键连其分子共平面性增强,氮原子上孤对电子参与共轭的程度增大,这虽有利于给体单元共轭骨架的π-电子离域,但会导致氮原子孤对电子参与的分子内推拉电子效应减弱,影响体系对太阳光的吸收利用,同时刚性共平面骨架加剧了分子间π-π堆积,引起染料聚集而加速载流子复合,从而影响其电池器件的开路电压(V_(oc))和J_(sc),不利于光伏性能的提升.     

共轭聚合物生物电子体系研究进展

共轭聚合物类的有机共轭分子由于其特殊的电子离域效应,具有优异的光电性能.另外该类材料骨架结构丰富、能带可调、易于修饰与制备,使得这类材料除了在发光二极管、场效应晶体管和光伏电池等方面有广泛的研究和应用之外,在生物成像、生物传感、疾病诊断和治疗中也发挥了重要作用.本文综述了近年来基于水溶性共轭聚合物的生物电子体系构建和应...     

两亲性D-п-A型有机染料在染料敏化太阳能电池中的应用

设计合成了6个带有烷基链的D-п-A型有机光敏染料应用于染料敏化太阳能电池.发现长链烷基有利于电池开路光电压的提高.利用脂肪酸共敏化可进一步提高染料分子的敏化效果,且提高的程度与脂肪酸的链长有重要关系.