超支化共轭聚合物的合成、性质及在光电器件中的应用研究进展

简述超支化共轭聚合物光电活性材料研究进展,设计、合成了多种具有3-D立体结构的超支化共轭聚合物,研究了它们的结构与性能的关系及其在器件上的应用.实验结果表明,这种聚合物具有良好的溶解性,可成膜性和高的发光效率.可应用于发光二极管(LED),发光电化学池(LEC),光伏打电池等器件.这类化合物不仅可以作为发光材料,还可以通过修饰得到具有分子或离子识别、信息存储性能的特殊功能材料.     

基于交叉共轭结构的功能材料

近年来,人们对交叉共轭体系的制备、性能以及理论研究方面产生了极大的兴趣。本文综述了近期国内外在交叉共轭体系研究方面取得的一些最新进展,重点介绍了其在自组装、有机电致发光和离子检测等方面的最新发展动态。最后还对本课题组在交叉型p-n双嵌段寡聚物方面的研究作了详细的介绍,并对一些热点问题作了展望。     

Synthesis and properties of N-carbazole end-capped conjugated molecules

A series of novel N-carbazole end-capped π-conjugated molecules were synthesized by a divergent approach with the use of bromination, Suzuki cross-coupling, and Ullmann reactions and their physical properties were investigated. In dilute solution, UV-vis absorption spectra displayed bathochromic shift with respect to their conjugated backbones, and photoluminescence spectra showed emission maxima in the blue region. Thermal analysis revealed that they are thermally stable semi-crystalline and amorphous materials. All molecules exhibited good electrochemical stability with high-lying HOMO energy levels and have potential applications as hole-transporting and light-emitting layers in organic light-emitting diodes or as host materials for electrophosphorescent applications.     

一种乌青铜结构光催化剂：铁电-顺电相变与光催化性质

近年来,铁电材料作为一种潜在的高活性光催化剂材料越来越多地受到研究者关注.由于晶体结构的对称性破缺导致铁电晶体中出现自发极化,在这种极化内建电场的影响下,光生电子-空穴将发生空间分离,从而有效抑制载流子复合,进一步提高光催化体系的总量子效率.文献报道了很多性能优异的铁电光伏器件,在这样的思路下,越来越多的材料被直接作为光催化材料来研究,但有关顺电-铁电差异的报道很少,铁电性与光催化性能关联的直接证据尚有欠缺.研究表明, SrxBa1-xNb2O6(SBN)材料的居里温度(TC)对组分调变有很强的依赖性,当 Sr2+含量发生改变时(x =0.32-0.82),其居里温度可在10-270oC范围内变化.因此,合成一个居里温度接近室温的 SBN材料,研究其在顺/铁电相下自发极化行为、光生电荷分离行为、光催化行为及结构演变,就可能得到一个关于铁电性与光催化性能关系的直接证据,并有助于理解二者的关联性.本文以较低温度(65°C)下发生铁-顺电相变的 Sr0.7Ba0.3Nb2O6(SBN-70)材料为模型体系,使用X射线衍射、紫外可见光谱及不同温度下的铁电及介电测试、光电测试、光催化产氢和荧光激发谱等表征技术,研究了 SBN-70光电/光催化性能差异与相结构的相关性.首先使用高温固相合成法制备了纯相的四方钨青铜型 SBN-70材料,根据紫外可见漫反射光谱表征结果,推测 SBN-70材料在热力学上可发生光催化水分解反应.对 SBN-70进行的铁电及介电测试表明 SBN-70属于典型的弛豫型铁电材料：介电峰温度宽化显著,且介电峰位置随不同测试频率发生变化.在f =1 kHz测试下,其名义居里温度约为65oC.使用高温下两步烧结法制备了致密的 Ag/SBN-70/Ag陶瓷样品.受到高强度电场(E =30 kV/cm)极化的 Ag/SBN-70/Ag样品在紫外光照射下出现了显著光伏效应,铁电回线测试表明极化后的 SBN-70材料中存在强度约为0.8 kV/cm由剩余极化导致的内建电场,当经过极化的 SBN-70经过80oC退火后,光伏效应消失.结果表明, SBN-70极化后在内建极化场的作用下,在低温铁电相表现了显著的光生电荷分离能力,在进入高温顺电相后,这种分离能力随着自发极化的消失而消失.同时我们发现担载 Pt的 SBN-70粉末样品作为光催化剂在不同温度下存在很大的光催化产氢活性差异：反应在15oC时,产氢量为4.5μmol,随着反应温度升高,其产氢量升高,在60oC时为5.3μmol,继续升高温度至80oC时,发生了反常的活性变化,即产氢活性完全消失.这种反常的活性-温度关系可能与 SBN-70的铁-顺电相变有关：进入高温顺电相(80oC)后,晶体结构回到4/mmm点群,铁电畴结构不再存在,从而丧失了作为电荷分离驱动力的自发极化.不同温度下荧光激发谱结果也暗示了 SBN-70在高于65oC附近极化结构的消失.本文结果表明,铁电相中存在的铁电极化结构确实有利于光生电荷分离,进而提高了光催化反应活性.     

Synthesis and properties of novel poly(p-phenylenevinylene) copolymers for near-infrared emitting diodes

A series of novel near-infrared (NIR) electroluminescence (EL) copolymers based on a host poly(p-phenylenevinylene) (PPV) derivative of poly(2-methoxy-5-octyloxy-p-phenylenevinylene) (PMOPV) with different content of narrow band-gap (NBG) unit 4,7-bis(2-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazolevinylene (DBTV) or 4,7-bis(2-thienyl)-2,1,3-benzoselenadiazolevinylene (TBSV) was prepared by Stille coupling reaction. All the copolymers are soluble in common organic solvents, most of which emit NIR light accompanied by gradually red-shifting with increasing the content of the NBG units. The peak EL emission of the copolymers with around 30% TBSV content is at about 800 nm.     

Organophosphorus π-conjugated materials: the rise of a new field

The synthesis and electronic properties of new linear organic π-conjugated systems incorporating phosphole rings are described. Well defined α,α′-(phosphole-thiophene) oligomers possess low HOMO-LUMO gaps and their optical and electrochemical properties can be tuned via chemical modifications of the P-atoms. The physical properties of these compounds make them valuable materials for OLED’s. The coordination ability of phosphole-based dipoles has been exploited for the synthesis of efficient multipolar NLO-phores. Lastly, phospholes have been used for the synthesis of assemblies exhibiting through-bond interaction between two π-systems via P-P σ-skeletons.     

Corannulene derivatives for organic electronics: From molecular engineering to applications

This paper intends to provide an overview for using corannulene derivatives in organic electronics such as organic field-effect transistors (OFETs), organic solar cells (OSCs), and organic light-emitting diodes (OLEDs). We highlight the rational design strategies, tuning molecular orbital energy levels and arrangement in single crystals of corannulenes. The topological structure and properties of corannulene make it a unique candidate for organic electronics.     

金属有机框架在染料敏化太阳能电池中的应用

为了获得高效率的染料敏化太阳能电池,其光阳极应该具有大的比表面积,以吸附足量的染料,获得很强的光捕获能力.从这个角度而言,将具有很大比表面积的金属有机框架材料引入到染料敏化太阳能电池的体系中,无疑是一种有益的探索.本文简介了金属有机框架材料在光伏领域的应用,并重点介绍了我们课题组在利用金属有机框架材料方面进行的一些探索,包括光阳极薄膜的处理、利用金属有机框架材料作为前驱体制备光阳极材料和光散射层.最后,本文对金属有机框架材料应用于染料敏化太阳能电池中的局限性及前景做了简要的展望.     

热活化延迟荧光聚合物及其电致发光器件

热活化延迟荧光(TADF)聚合物,不仅具有小分子TADF材料高的激子利用效率特性,而且还具备分子多样性好、可溶液加工、低成本、以及易实现大面积柔性器件等诸多优势,在近几年受到广泛的关注并展现了良好的应用前景。本文从TADF聚合物分子设计原理、器件结构及发光机理出发,依据TADF聚合物的构筑方法不同,概括了其结构设计策略,详述了各种类型TADF聚合物的分子结构和光电性能及其在有机电致发光器件领域应用的研究进展,最后探讨了TADF聚合物存在的问题,并展望了其发展前景。