第二受体单元对三苯胺类敏化染料性能影响的计算

为了提高三苯胺类有机染料的性能,在具有D-π-A构型的染料B1的基础上,通过引入不同的第二受体单元A′,设计了6种新的D-A′-π-A型染料。根据计算化学中的密度泛函理论,对染料分子进行构型优化、电荷分布、能级等研究。结果表明,所设计的6种分子都可以保持稳定的空间结构,第二受体单元的引入降低了分子的带隙,拓宽了吸收范围,使最大吸收波长发生了明显红移。与B1(396.6nm)相比,6种染料的红移顺序为B1-PDP(418.4nm)B1-Qu(452.7nm)B1-BTZ(469.3nm)B1-BTD(482.6nm)B1-DPP(522.0nm)B1-BOD(530.8nm)。综合分析可知,B1-BOD,B1-BTD,B1-DPP在理论上具有更优的性能。研究可为设计和合成性能良好的染料分子,进一步提升染料敏化太阳能电池的光电转化效率提供理论支持。     

共轭单元调控三苯胺类敏化染料电子激发性质的计算研究

为了增强传统乙烯键π桥的拉电子能力,针对经典D-A-π-A型三苯胺基敏化染料在电荷转移过程中的分子内回流现象,通过在额外受体苯并噻二唑和π桥乙烯之间增加苯、噻吩、呋喃和吡咯等共轭单元设计了4个新的染料分子,基于第一性原理计算探究了共轭单元对染料RL1激发态的调控作用。结果表明,苯并噻二唑在起到额外受体电子推拉作用的同时,由于较强的吸电子能力,导致一定的电子回流;设计的4种染料分子与RL1染料相比,苯、噻吩、呋喃和吡咯既减弱了苯并噻二唑的吸电子能力,又起到了一定的电子供体作用,明显增强了氰基乙酸基团的吸电子能力。在染料分子的设计和合成中,研究结果可为进一步提升染料的光电转化效率提供理论依据。     

Melting Behaviour of Shell-symmetric Aluminum Nanoparticles: Molecular Dynamics Simulation

用基于镶嵌原子方法势能的分子动力学模拟研究了含有561个原子的铝纳米粒子. 利用总势能和比热来计算铝纳米粒子的熔点：二十面体、十面体、切去顶端的八面体铝纳米粒子的熔点分别是540±10、500±10和520±10 K. 均方位移、键参数和回转半径的变化趋势与势能和比热的变化一致. 通过拟合均方位移得到了Kohlraush-William-Watts弛豫法则中的弛豫时间和伸缩参数,计算表明在高温区域弛豫时间和温度之间遵循标准阿伦尼乌斯关系.     

三苯基均三嗪基团调控敏化染料光电性能的理论研究

为了探究更高效率的敏化染料, 将三苯基均三嗪基团引入供体-受体-共轭π桥-受体(D-A-π-A)型WS-4(HB)敏化剂中, 设计了7种新型染料分子, 采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法优化了新型敏化剂的几何构型, 分析了分子的基态结构、 前线轨道能级、 吸收光谱、 激发能及分子内电荷转移等相关性质. 结果表明, 三苯基均三嗪可以有效改善以三苯胺为电子给体的染料性能, 其中在三苯基均三嗪上双侧连接三苯胺给体的染料HBL2表现出更低的能隙和光捕捉效率. 利用Multiwfn对染料HBL2电子转移情况进行分析, 结果表明, 三苯基均三嗪不仅可起到电子推拉作用, 还在一定程度上起到供体的作用, 对分子内电荷转移起到促进作用.