7-二芳氨基香豆素类荧光染料的合成及光谱性能

以7-二芳氨基香豆素为电子给体,联噻吩和联苯噻吩为π桥,氰乙酸为电子受体设计合成了两个“D-π-A”型香豆素类光敏染料,通过核磁共振氢谱及高分辨质谱测定,确认其化学结构,测定了其紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱。采用密度泛函理论-高斯密度泛函（DFT-B3LYP/6-31G(d)）对化合物进行几何优化,并进一步用TD-DFT方法计算得到吸收光谱和发射光谱,分析了构效关系。结果表明,与二苯氨基香豆素光敏染料相比,二芴氨基香豆素光敏染料的基态能级差分别由2.49 eV和2.62 eV减小至2.31 eV和2.49 eV;激发态能级差也相应减小了0.52 eV和0.42 eV;与以联苯噻吩为π桥的光敏染料相比,以联噻吩为π桥的光敏染料具有更好的分子平面性,最大吸收波长分别红移19 nm和4 nm,发射波长则分别红移16 nm和9 nm。     

两种芴类敏化染料的合成及光电性能研究（加急）

将噻吩和呋喃通过缩合反应分别连接到芴的9位,再通过Vilsemier反应,对芴上噻吩或呋喃的2位进行甲酰化,最后与腈乙酸进行Knoevenagel反应,连接上锚定基团,得到两种以芴作为供电基团,以噻吩或呋喃作为π桥的染料F-S和F-O。所有的产物及中间产物均进行了~1HNMR验证。测试两种染料的光学性能后发现,虽然两种染料在结构上仅仅是一个原子之差,但是染料F-O的紫外-可见吸收光谱的最大吸收波长相对于染料F-S红移了20 nm。随后组装成电池测试其光电转换性能,结果发现染料F-O的光电转换效率(η)达到了2.76%,而染料F-S的光电转换效率仅仅为1.98%。这说明:引入合适的π桥能够大大地提高芴类染料的光电性能。     

π-桥中引入噻吩对D—A型染料敏化剂光电性质的影响

基于D-π-A型染料ND,在π-桥中引入噻吩基团以增长分子共轭链,设计出ND2T和ND4T两个染料分子。通过密度泛函理论研究噻吩基团引入到染料分子π-桥中对染料本身光电性质的影响。计算结果表明,引入噻吩基团可以缩短染料分子HOMO与LUMO之间的能隙。重要的是,π-桥中引入并噻吩基团形成的ND4T分子表现出最大红移和最强的光谱吸收,这将有利于提高该染料分子运用在染料敏化太阳能电池中的光伏性能。     

窄能隙共轭聚合物:聚{[(3-辛基)噻吩-2,5-二基][(对二甲氨基)苯甲烯]}的合成与表征

聚噻吩甲烯是一类具有极低能隙的共轭聚合物,为了提高其溶解性和成膜性,采用3 辛基噻吩与对二甲氨基苯甲醛进行聚合反应得到了聚(3 辛基)噻吩对二甲氨基苯甲烷(POTDMAB),然后在氧化剂四氯苯醌的作用下进行脱氢反应得到聚(3 辛基)噻吩对二甲氨基苯甲烯(POTDMABQ)。用红外光谱、紫外-可见吸收光谱对POTDMAB和POTDMABQ的结构进行了表征。红外光谱上1653cm-1处的小吸收峰,紫外-可见吸收光谱上450～600nm的吸收说明POTDMAB含有部分醌化的成分。与POTDMAB相比,POTDMABQ的红外谱图在1653cm-1处的吸收强度增加,紫外-可见吸收光谱上450～600nm吸收强度的增加以及核磁共振氢谱都说明了醌化反应的发生和共轭结构的形成。热重分析表明POTDMABQ在200℃以上开始分解。采用了两种模型对POTDMABQ薄膜的光学禁带宽度进行了测量,发现具有很低的禁带宽度,分别为1 32eV(r=1)和1 69eV(r=2),具有用作三阶非线性聚合物光学材料的潜在能力。     

新型香豆素系荧光染料的研究

以7-二乙氨基-4-氯-3-甲醛基香豆素为基础，合成了7只新型香豆素系的荧光染料，在不同浓度下测定了它们的吸收光谱和发射光谱，在稀溶液中用PPP－MO方法预测的结果证明，其组成与光谱性质相符。     

基于三苯胺的D-A-π-A-D型化合物的合成及光物理性能

以甲氧基三苯胺为电子供体,苯并噻二唑为电子受体,咔唑为共轭π桥,通过三步Suzuki偶联反应合成了D-A-π-A-D型荧光化合物4,4′-[(7,7′-9 H-咔唑-2,7-)-二(苯并噻二唑-7,4-)]-二(N,N-二(4-甲氧基苯基))苯胺(DTB-CZ),并用1HNMR、¹³CNMR、MALDI-TOF等手段对其结构进行表征。研究了它的光谱性能、电化学性能、轨道能级和热性能,并与D-π-D型化合物2TPA-CZ1的性能进行了比较。初步探索了DTB-CZ作为空穴传输材料在PSC中的应用。研究结果表明,DTB-CZ在甲苯溶液中的最大吸收波长为479 nm,最大发射波长为608 nm,在薄膜状态下最大吸收波长为495 nm,HOMO/LUMO能级为-4.91/-2.82 eV,带隙值为2.09 eV,热分解温度(T_5d)为449.6℃,玻璃化转变温度(T_g)为143.1℃。相比2TPA-CZ1,在甲苯溶液中吸收和发射波长分别红移了104、182 nm,在薄膜状态下吸收波长红移109 nm;带隙值降低0.84 eV;T 5d和T g分别提高了9.6、24.7℃。结果表明,苯并噻二唑的引入,使化合物的共轭程度增大,带隙值降低,使得吸收和发射波长红移,使其具有更好的热稳定性和形态稳定性。     

四种白藜芦醇含氮衍生物的密度泛函理论计算

采用密度泛函理论(DFT) B3LYP-D3方法,对四种白藜芦醇含氮衍生物的分子结构、红外光谱、电子吸收光谱及抗氧化活性进行计算研究。计算结果表明,甲氨基更有利于增强衍生物分子结构中A,B苯环共平面性,扩大了分子的π共轭体系。四种化合物电子吸收光谱最大吸收峰具有电子的π-π*跃迁特征,在溶剂的作用下,λ_(max)红移了15～17 nm,但随着溶剂极性的增大,λ_(max)变化不明显。四种含氮衍生物电离能(IP)和能隙(E_(gap))均低于白藜芦醇,具有更好的抗氧化活性。     

新型菲醌类染料的合成及性能

设计合成了以含有丙二腈基团的菲醌结构为电子受体、三苯胺或N,N-二(4-正丁基苯基)苯胺结构为电子给体的D-A-D型纯有机功能染料(Ⅳ和Ⅴ)。利用紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱、循环伏安曲线及理论计算对该类染料及其前体的光学、电化学性质进行了研究。结果表明,染料Ⅳ和Ⅴ在可见光区域均有较宽的吸收带和发射带,其最大吸收波长分别为581和605 nm,最大发射波长分别为442和472 nm;相对于HOMO能级,丙二腈基团的引入对LUMO能级的影响更大。     

非基因毒性二氨基类直接染料的合成与研究

利用非基因毒性的2,2′-二甲基-5,5′-二丙氧基对二氨基联苯和5,5′-二丙氧基对二氨基联苯作为中间体,合成了四种直接染料。光谱分析确定了它们的最大吸收波长(分别为518nm、554nm、530nm和578nm)和上染率(最高可达90.3%,最低值为78.5%)。质谱确定了它们的结构。经色牢度分析可知这些染料有较好的着色能力和色牢度。     

香豆素、萘酰亚胺双母体荧光染料光谱性质研究

设计并合成了一例具有香豆素和萘酰亚胺双母体结构的荧光化合物N-(2-乙基己基)-4-(7-二乙氨基香豆素-3-炔基)-1,8-萘酰亚胺,通过核磁共振~1H谱、~(13)C谱和高分辨质谱确证结构。研究其在不同溶剂以及混合溶剂中的光物理性质,结果表明目标化合物能够一定程度上改善香豆素类和萘酰亚胺类荧光染料波长短的缺陷,最大发射波长达604nm(THF溶剂中)。并且目标化合物具有非常明显的溶致变色效应,随着溶剂极性的增大,其最大发射波长会发生129nm的红移(从正己烷到THF),发光强度降低甚至不发光(DMF、DMSO等较大极性溶剂中)。通过Lippert-Mataga公式计算得目标化合物分子基态与激发态偶极矩差值(Δμ)大约为16. 32 D,表明激发态拥有比基态大得多的偶极矩,并对其发射波长随溶剂极性红移的现象进行理论探究。