N-苯基-1,8-萘酰亚胺衍生物的电子结构和光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31+G(d)水平上对N-苯基-1,8-萘酰亚胺及其18种衍生物的几何结构进行全优化。在基态优化构型基础上,用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算了该类物质在甲醇溶剂中的紫外可见吸收光谱。分析了分子几何构型、前线分子轨道的电子分布和轨道能级等特征,讨论了结构和吸收光谱之间的关系。结果表明,N-苯基-1,8-萘酰亚胺及其衍生物的稳定构型为非平面结构;其最强吸收光谱主要来源于HOMO→LUMO的π→π*跃迁。此外,在苯环上引入强推电子基团,能够显著降低HOMO与LUMO之间的能级差。     

基于二(1,2,3-三氮唑)吡啶共轭微孔聚合物的制备及其催化性能研究

以合成的2,6-双(1-(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)-1H-1,2,3-三唑-4-基)吡啶(CPTP)为单体,采用氯仿为溶剂、无水三氯化铁为催化剂,通过氧化偶联方式合成一种共轭微孔聚合物(PCPTP).利用红外光谱、固体核磁碳谱、紫外可见漫反射谱等表征聚合物的结构和性质.实验结果表明,PCPTP具有很强的可见光吸收能力,可以有效催化可见光诱导N-取代四氢异喹啉的α-氧化反应,且可重复回收使用多次.密度泛函理论(DFT)计算结果表明,聚合物的电子供体-受体(DA)结构是PCPTP具有高效光催化性能的重要因素.     

咔唑及其衍生物的电子光谱的理论研究

采用DFT//B3LYP方法,在6-31G基组上对咔唑及其衍生物基态结构进行了优化.计算得到键长、键角、HOMO、LUMO能级.在基态几何优化基础上,用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了吸收光谱,并分析了取代基对咔唑的影响及变化规律.计算结果表明:取代基对键长、键角的影响很小;供电子基使得HOMO和LUMO轨道能量...     

含有咔唑-噁二唑双极性单元的阳离子型有机铱(Ⅲ)配合物的合成及其发光性能

合成了一个新颖的含有咔唑-噁二唑双极性单元的阳离子型有机铱(Ⅲ)配合物[(CPPO)Ir(ppy)2]PF6(CPPO:2-(4-(3-(9-(2-乙基己基)-9H-咔唑-3-基)-1-(吡啶-2-基甲基)-1H-吡唑-5-基)苯基)-5-苯基-1,3,4-噁二唑;ppy:2-苯基吡啶).并对其紫外-可见吸收、光致发光和热稳定性进行了研究,结果显示该配合物固态时可被蓝光激发,其热分解温度为270℃,可适用于发光二极管、发光电化学池等发光器件.     

二噻吩并吡咯基聚合物膜的合成及其电致变色性能研究

以噻吩并吡咯为主要结构单元,分别在侧链上键合不同基团,合成了4-(4H-二噻吩[3,2-b:2′3′-d]吡咯-4-苯基)-N,N-甲基胺(TPDA)、4-(4H-二噻吩[3,2-b:2′3′-d]吡咯-4-苯基)-N,N-二苯胺(TPPA)和4-(4-(9H-咔唑)苯基-4H-)二噻吩[3,2-b:2′3′-d]吡咯(CPTP)3种单体化合物.通过电化学聚合法,利用3种单体分别制备得到的聚合物薄膜均表现出良好的电化学性能.同步原位电化学-紫外可见吸收光谱联用测试结果表明,TPDA聚合物(PTPDA)薄膜在不同的外加电压下可以显示橘红色(0.0 V)到蓝色(1.0 V)的变换;TPPA聚合物(PTPPA)薄膜可在不同的电压下在浅黄色(0.0 V)、浅绿色(0.6 V)、紫色(1.0 V)和蓝色(1.3 V)之间进行切换;CPTP聚合物(PCPTP)薄膜可在黄色(0.0 V)、黄绿色(0.4 V)、绿色(0.6 V)和浅蓝色(0.8 V)之间变换.3种聚合物薄膜均显示出良好的响应时间,PTPDA为0.50和1.68 s(470 nm),PTPPA为1.41和0.44 s(650 nm),...     

一种含噻吩环的咔唑衍生物的合成及其光学性质和理论计算

以咔唑为原料,经甲酰化、碘代和Suzuki等反应合成了咔唑衍生物3-羟甲基-6-(5-甲酰基-2-噻吩)-N-正己基咔唑(M),其结构经核磁氢谱、红外和元素分析表征,并对M的紫外-可见光谱和荧光光谱进行了研究,对M的紫外吸收性质进行理论计算结论.结果表明:噻吩的引入使M的紫外可见吸收波长发生了红移,且理论计算也证实了紫外可见吸收光谱结果.     

N-乙基七咔唑树状分子的合成、光物理性能、电化学性能及双光子吸收性能的研究

无定形N-乙基七咔唑树状分子通过溴化反应和乌尔曼偶联反应合成。运用密度泛函理论（TD-DFT）,在B3LYP/6-31G(d,p)水平上,理论计算出分子的HOMO、LUMO能级。对七咔唑的光物理性能进行了研究,化合物在292nm产生最大吸收峰,最大发射峰在393nm。利用循环伏安法对化合物的电化学性能进行了研究,七咔唑产生可逆的双氧化峰,起始氧化势为0.74V.七咔唑的双光子吸收截面为13.86GM.     

二苯基氧磷修饰的不对称三嗪主体材料的理论研究

近年来,电致磷光器件因其在全色显示和固体照明领域的潜在应用而备受关注.文中针对电致磷光器件中的主体材料,设计了基于二苯氧磷的一系列三嗪衍生物,并通过密度泛函理论（DFT）对三嗪衍生物进行了系统的量子化学理论研究.研究发现：三嗪核决定了该类材料具有较高的三线态能级（2.84 eV～3.02eV）,而其前沿轨道能级可通过二苯氧磷和咔唑修饰单元数量及其比例来逐级调控,最高占据轨道（HOMO）由咔唑决定,维持在-5.85 eV;而最低未占据轨道（LUMO）受二苯氧磷影响,可以从-1.42 eV降低到-2.33 eV,从而具有独立可调的LUMO能级.综合比较发现,具有两个咔唑和一个二苯氧磷的不对称三嗪（DCzPT）比较适合作为蓝光客体的主体材料,这是因为DCzPT不仅具有高的三线态能级（3.02 eV）和低的LUMO值（-1.74 eV）,而且具有较高的电子和空穴的传输能力.     

一种四苯基乙烯-咔唑化合物的合成与光谱性能研究

以化合物(3,5-二(9H-咔唑-9-基)苯基)(对甲苯基)甲酮为反应物,通过McMurry偶联反应合成了一种具有四苯基乙烯-咔唑共轭结构的化合物—1,2-二(3,5-二(9H-咔唑-9-基)苯基)-1,2-二-对-芳基乙烯(BDCPDT)。通过核磁共振、元素分析和质谱等方法表征了化合物的结构;利用量子化学计算法研究了分子的几何构型和轨道分布;通过紫外吸收光谱和荧光光谱表征了化合物的光物理性质;研究结果表明:化合物是以四苯基乙烯为核心,咔唑为外围基团的螺旋桨状结构,并且具有良好的聚集诱导发光(AIE)性能,它的固体荧光发射波长为428nm,是一种蓝色发光材料。     

头孢氨苄的密度泛函研究

以头孢氨苄为研究对象,采用密度泛函理论的b3lyp/6-311g(d,p)方法,进行分子结构全优化.并对其分子轨道、能级、最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)、红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)进行了量子力学计算.根据能级和前线分子轨道的计算结果,讨论了头孢氨苄的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)的特点;根据红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)的计算结果,对谱图数据进行了简要分析及讨论.     

一种咔唑-苯并噻二唑共聚物的合成与光伏性能研究

以N-十二烷基-2,7-咔唑为给体单元、5,6-二辛氧基二噻吩苯并噻二唑为受体单元，通过Suzuki偶联反应合成了一种具有给-受体结构的共轭聚合物聚N-十二烷基-2,7-咔唑-5,6-二辛氧基-4,7-二噻吩-2-基-苯并噻二唑（PC-DODTBT），并研究了该聚合物的光物理与电化学性能。结果表明，以PC-DODTBT为电子给体，PCBM为电子受体，制得的共混体相异质结太阳能电池在AM1.5、100 mW/cm²模拟太阳光下，开路电压为0.88 V，短路电流为2.04 mA/cm²，填充因子为0.51，能量转换效率为0.92%。     

一种能够发射红光的氟硼二吡咯衍生物及光物理性质研究

为了得到高发光效率的红光材料,文章设计并合成了一种氟硼二吡咯衍生物Bodipy-OCH3,并利用紫外-可见吸收技术和荧光发射技术研究了其光物理性质。通过与电子供体N,N-二甲基苯胺(DMA)以及电子受体对苯二甲酸二甲酯(DMTP)的作用研究了其电子传输能力。热重分析得其分解温度为235℃。此外,利用Gaussian 09软件和电化学进一步分析了该化合物的能级结构及电子云分布情况。     

N-乙基咔唑树状分子的合成及光电性能

采用溴化反应和乌尔曼偶联反应合成了无定形N-乙基咔唑树状分子.运用密度泛函理论(TD-DFT),在B3LYP/6-31G(d,p)水平上,通过理论计算得到分子的HOMO能级为-5.16eV、LUMO能级为-1.59eV,与实验值非常接近.对N-乙基咔唑树状分子的光物理性能进行了研究,发现化合物在292nm处产生最大吸收峰,其最大发射峰在394nm处.利用循环伏安法对化合物的电化学性能进行了分析,发现N-乙基咔唑树状分子产生了可逆的双氧化峰,起始氧化势为0.74V.N-乙基咔唑树状分子的双光子吸收截面为13.86×10-50cm4.s.(photon)-1.     

扭曲状石墨烯及其掺杂量子点的荧光性能

采用密度泛函理论(DFT)研究扭曲状石墨烯C80H30的本征结构以及边缘位置掺B、中间位置掺B、边缘位置掺N、中间位置掺N等5种量子点的电子结构和光学性质,并与平面状石墨烯结构对比分析.结果表明,扭曲状GQDs未掺杂前能隙宽度为2. 014 e V,在紫外波段强烈吸收,615. 7 nm绿色波段发光,掺入电子受体B后HOMO能级和LUMO能级均升高,掺入给电子体N后HOMO能阶和LUMO能阶均出现降低,2种原子的掺入都会导致能隙宽度变窄,在红色波段发光,掺杂原子及位置不同均会对吸收光谱产生影响.类比于平面状GQDs,扭曲状GQDs的能隙宽度均变宽,吸收峰整体表现出往短波方向移动,发射光谱出现不同程度的蓝移.     

苯并噻二唑为中心的A-π-A-π-A型小分子光伏材料合成与性能研究

以苯并噻二唑为中心给体,利用Suzuki偶联和Knoevengel缩合等经典有机反应将吸电子基团氟原子和氰基引入到分子末端,完成了两个未见报道的以苯并噻二唑为中心的A-π-A-π-A型小分子化合物2F-TT-BT和2CN-TT-BT的合成,其化学结构通过核磁和高分辨质谱予以证实.通过紫外-可见吸收光谱、电化学循环伏安法及密度泛函理论计算对其光物理和电化学性质进行了实验及理论的研究.研究表明,合成的小分子材料对太阳光的吸收可覆盖整个紫外-可见吸收范围,具有与PC61BM相匹配的HOMO和LUMO能级,满足了溶液过程有机太阳能电池制备的基本要求.初步探索了材料的光伏性能,以小分子2F-TT-BT为给体,制作了结构为ITO/PEDOT:PSS/2F-TT-BT:PC61BM(质量比1∶2)/Al的体异质结(BHJ)太阳能电池,能量转换效率为0.53%,实验结果表明此类小分子是潜在的有机太阳能电池材料.     

咔唑衍生物的合成及其对Zn2+和Cu2+的选择性荧光淬灭

设计合成了咔唑衍生物N-{3-[N,N-2(2-甲基吡啶)-胺甲基]苯基}咔唑.该化合物在溶液中具有很强的荧光并显示了对Zn2+和Cu2+选择性的荧光淬灭.实验和密度泛涵理论计算证实该化合物和金属离子形成了1∶1型配合物.合成的化合物可作为过渡金属离子Cu2+和Zn2+的化学荧光传感器.     

苯乙烯的密度泛函研究

以苯乙烯为研究对象,采用密度泛函理论的B3LYP方法及不同基组,进行了分子结构优化.在此基础上,对其分子轨道、能级、最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)、红外光谱(IR)和拉曼光谱(Raman)、核磁共振谱(NMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)进行了模拟计算.根据能级和分子轨道计算结果,主要讨论了苯乙烯的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)的特点;将红外光谱(IR)和拉曼光谱(Raman)、核磁共振谱(NMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)计算结果与实测值进行了对比,并对谱图数据进行了简要分析及讨论.     

基于双氰基茚满二酮吸电子单元的非对称小分子给体的合成及其光伏性能

采用双氰基茚满二酮为吸电子单元，分别以苯并二噻吩并吡咯和4,4’-二甲基三苯胺为给电子单元，设计合成了两种具有给电子-吸电子(D-A)型结构的非对称小分子给体材料D1和D2;通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安法研究了这两个小分子给体的光学性能及电化学性质，并考察了由这两个小分子和C₇₀制备的全小分子有机太阳能电池的光伏性能.研究结果表明：含有稠环给电子单元的小分子给体D1比含有三苯胺给电子单元的D2具有更宽的光学吸收、更低的最高占据分子轨道能级和更好的光伏性能；以D1和D2为给体、C₇₀为受体的可真空蒸镀有机太阳能电池的最高光电转换效率分别为5.03%和3.78%.     

含二苯并噻吩-S,S-二氧化物的给-受型齐聚噻吩衍生物的合成与表征

分别以己基联二噻吩和二苯并噻吩-S,S-二氧化物作为给、受电子单元,采用Stille偶联等反应合成了一种给-受型齐聚噻吩衍生物:3,7-二(5’-己基-2,2’-二噻吩-5-基)-S,S-二氧-二苯并噻吩(37HBTDBTSO)。对产物进行核磁共振(NMR)、红外吸收光谱(FTIR)、紫外吸收光谱(UV-vis)、光致发光光谱(PL)、电化学及热重分析。结果表明齐聚物37HBTDBTSO具有较低的HOMO能级(-5.63eV)、适中的光学能隙(Egopt=2.48eV)以及优异的热稳定性。齐聚物37HBTDBTSO在薄膜中的UV-vis和PL光谱相对于其在溶液中的光谱具有较大的化学位移,表明了分子间存在较强的π-π相互作用,齐聚物37HBTDBTSO是一种潜在的有机半导体材料。     

苝四甲酸二酐PTCDA分子基态和激发态的密度泛函理论

利用密度泛函理论研究了PTCDA分子,计算并讨论了PTCDA分子的稳定几何构型、电子结构与前线轨道能级、激发态能隙（HOMO-LOMOgap）,并对于基态与激发态的能级做了一定的比较。结果表明,PTCDA是一种平面分子,其吸收光谱集中在紫外波段,HOMO、LUMO能隙约为2．5eV。