含1,4-二酮吡咯并吡咯和铂的共轭聚合物的场效应性质研究

本文介绍了一种含有1,4-二酮吡咯并吡咯和铂的金属有机共轭聚合物。通过紫外-可见吸收光谱及电化学测得该聚合物的LUMO和HOMO分别为-3.4e V和-5.3e V。通过旋涂方法制备了该材料的底栅底接触场效应器件,并在退火至160℃之后测得其最高性能为:空穴迁移率1.0×10-3cm2·V-1·s-1,开关比105,阈值电压-15V。同时,通过原子力显微镜和X射线衍射对材料薄膜的退火过程进行了研究。     

基于苯并二噻吩的D-A型窄带隙共轭聚合物在太阳能电池中的应用

近年来为获得有机聚合物太阳能电池更高的能量转换效率,越来越多的活性层材料被设计合成出来,尤其是给体材料。其中,基于给体单元苯并二噻吩(BDT)的D-A型窄带隙共轭聚合物更是多次刷新了有机聚合物太阳能电池效率的最高记录,目前达10.6%。本文探讨了基于苯并二噻吩的D-A型窄带隙共轭聚合物材料结构及其应用在太阳能电池中的性能参数关系,从提高开路电压、短路电流和填充因子三个方面总结出了提高基于BDT共轭聚合物太阳能电池能量转换效率的方法。     

基于苯并二噻吩和吡咯并吡咯二酮共聚物的有机太阳能电池给体材料光伏性质理论研究

设计和合成结构新颖的聚合物太阳能电池给体材料是有机电子学的热点研究领域. 首先利用二噻吩取代的苯并二噻吩(DBDT)作为富电子结构单元, 吡咯并吡咯二酮(DPP)作为缺电子单元构筑了一种新的聚合物太阳能电池电子给体材料(PDBDTDPP), 然后以[6,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯(PC₆₁BM)作为电子受体, 借助密度泛函理论(DFT)方法结合不相干的Marcus-Hush电荷传输模型, 系统研究了PC₆₁BM-DBDTDPP_n=1,2,3,∞体系的分子结构、电子性质、光吸收性质、电荷转移的内重组能和外重组能、激子结合能、电荷传输积分、给体-受体界面上激子分离和电荷复合速率等性质, 并利用线性回归方法分析了聚合物重复单元与其光伏性质的关系. 结果表明, 该聚合物具有较好的平面结构, 低的最高占据分子轨道(HOMO)能级, 在紫外-可见区具有宽且强的光学吸收、较大的激子束缚能(1.365 eV), 小的激子分离内重组能(0.152 eV)和电荷复合内重组能(0.314 eV). 在给体-受体界面上, 激子分离速率高达1.073×10¹⁴ s^-1, 而电荷复合速率仅为1.797×10⁸ s^-1. 相比较而言, 激子分离速率比电荷复合速率高约6个数量级, 表明在给体-受体界面上, 光生激子具有很高的分离效率. 总之, 研究证明PDBDTDPP是一个非常有前途的聚合物太阳能电池给体材料, 值得实验上进一步合成及器件化研究. 理论研究不仅有助于更深入理解有机化合物结构与其光学、电子性质之间的关系, 还可以为合理设计聚合物太阳能电池给体材料提供有价值的参考.     

吡咯并吡咯二酮与低聚噻吩共聚物电荷传输性质的理论研究

利用密度泛函理论对吡咯并吡咯二酮(DPP)与噻吩形成共聚物的低聚物(PDPP-n T)m的电子结构及二体堆积模型的电荷传输性质进行计算.结果表明,随着聚合物单元内DPP浓度增加,噻吩数减少,聚合物分子的HOMO和LUMO能级同时降低,并且HOMO-LUMO带隙变小;链内相邻DPP单元的电子波函数有效重叠增大,显著改善了链内的电子传输能力;同时分子主链的刚性增强,使分子链间LUMO轨道重叠增强,电子转移积分增大;最终体系由p型向双极性材料转化.     

基于二酮基吡咯并吡咯的π-共轭分子的有机太阳能电池给体材料的设计与理论研究

本文设计了系列基于二酮基吡咯并吡咯(DPP)的有机小分子太阳能电池(OSCs)给体材料.设计的分子结构中,2个DPP分子片段作为2个端基通过不同的芳香杂环π-桥相连接.利用密度泛函理论和含时密度泛函理论方法研究了所设计化合物的电子和光学性质.研究结果表明,在分子中引入不同的π-桥可以有效调节设计分子的前线分子轨道能量、能隙和吸收光谱,但是对几何结构影响很小.所设计化合物1-8均在近红外光谱区具有强吸收和窄能隙,这有利于提高有机太阳能电池的短路电流和光吸收效率.前线分子轨道分析发现,化合物1-8具有较低的最高占据轨道能级,可提高有机太阳能电池的开路电压.化合物1-3,5和7的前线分子轨道能级与典型富勒烯受体材料相匹配,可选用PCBM,bisPCBM和PC₇₁BM作为受体材料;而化合物4,6和8则应考虑选用其他的太阳能电池受体材料.结果表明,所设计的分子可作为性能优良的OSCs给体材料,为开发和利用太阳能电池给体材料提供理论依据.     

含噻吩[2,3-b]并噻吩-吡咯[3,4-c]并吡咯二酮结构单元聚合物的合成及其在太阳能电池中的应用研究

设计并合成了一种交叉共轭的(cross-conjugated)缺电子型聚合物单体——二溴代噻吩[2,3-b]并噻吩-吡咯[3,4-c]并吡咯(DPPTTZ)二酮,并将其分别与噻吩(T)、硒吩(Se)和N-甲基吡咯(Py)的双锡试剂进行共聚反应,获得了一类新的供体-受体(D-A)型共轭聚合物光电材料.这类材料分子的最高占有轨道(HOMO)能级较低,因此其光电器件具有较高的开路电压(Voc),稳定性好.此外,它们在紫外-可见光区有较宽的吸收,最大吸收位于波长620 nm附近;能带隙(band gap)小,分别为1.86 e V(p DPPTTZ-T)、1.83 e V(p DPPTTZ-Se)和1.85 e V(p DPPTTZ-Py).器件初步测试结果表明,上述聚合物与PC71BM组成的本体异质结聚合物太阳能电池Voc在0.68~0.81 V之间,能量转化效率(PCE)最高达3.05%(p DPPTTZ-T).     

侧链含自由基单元的1,4-吡咯并吡咯二酮共轭聚合物的合成和半导体性质研究

合成了两个侧链含有2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基单元(TEMPO)的1,4-吡咯并吡咯二酮(DPP)共轭聚合物PDPP4T-1和PDPP4T-2,并开展了其半导体性质研究。薄膜场效应晶体管器件测试结果显示,相对于不含TEMPO的聚合物PDPP4T,PDPP4T-1和PDPP4T-2的场效应器件性能有所降低,不过,含TEMPO的聚合物器件性能最高仍达到了2.12cm²·V^-1·s^-1。进一步通过原子力显微镜和X射线衍射对TEMPO引入后导致性能降低的可能原因进行了研究。     

哒嗪并吡咯二酮共轭聚合物半导体材料的合成及晶体管性能

采用Stille交叉偶联反应,合成了基于6-烷基吡咯[3,4-d]哒嗪-5,7-二酮(PPD)与吡咯并吡咯二酮(DPP)结构单元的受体-π-受体(A_1-π-A_2)型共轭聚合物(PPPD-DPP)。采用热重分析仪、紫外分光光度计、电化学工作站等表征了聚合物PPPD-DPP的性能,系统地研究了聚合物的热性能、光物理性能、电化学性能及晶体管性能。结果表明:聚合物PPPD-DPP具有良好的热稳定性,热分解温度达到376℃;薄膜的最大吸收峰位于702nm,光学能带隙为1.27eV;有较低的最高占据分子轨道能级(HOMO,-5.23eV)。基于PPPD-DPP的有机薄膜晶体管(OTFTs)器件在真空中显示出双极性传输特性,最高电子和空穴迁移率分别为0.030 cm~2/(V·s)和0.054cm~2/(V·s),在空气中PPPD-DPP器件则表现出明显的p型传输特性,空穴迁移率提升至0.121cm~2/(V·s)。     

侧链修饰对基于芴-吡咯并吡咯二酮小分子给体光伏性能的影响

本文分别将正辛基和正辛氧基苯基作为Flu(nDPP)₂和Flu(phDPP)₂的侧链,设计合成了2种基于芴-吡咯并吡咯二酮的有机小分子给体材料Flu(nDPP)₂和Flu(phDPP)₂．以此来探讨侧链修饰对分子光伏性能的影响．通过紫外-可见光吸收谱图、循环伏安曲线和光伏器件的J-V曲线和外量子效率谱图等测试方法对两者的光学性质、电化学性质以及光伏性能等方面进行表征．结果表明,Flu(nDPP)₂和Flu(phDPP)₂在氯仿溶液状态下呈现了相似的光吸收谱图,但是在薄膜状态下,Flu(nDPP)₂的边缘吸收波长比Flu(phDPP)₂的红移程度更大,表明Flu(nDPP)₂在薄膜状态下形成了更为紧密的堆积方式．此外,Flu(nDPP)₂和Flu(phDPP)₂分别获得了1.86和1.88eV较为理想的电化学带隙．将2种给体材料分别与PC_7...     

一种用于金属离子和质子传感的不对称吡咯并吡咯二酮衍生物

吡咯并吡咯二酮(DPP)具有优秀的光学和电学特性,但其不对称衍生物的报道却很少。本文合成了一种含有乙烯基桥的不对称DPP衍生物TDB,并对其进行了表征。TDB在665 nm处显示出了深红色至近红外(NIR)的荧光,对TDB的进一步研究表明,它对金属离子Ni_²⁺有良好的选择性,对H_⁺有较高的敏感性。     

二噻吩并吡咯-苯并噻二唑D-A型共轭齐聚物的合成、表征及其在体相异质结太阳能电池中的应用

以二噻吩[3,2-b:2',3'-d]并吡咯为电子给体单元、2,1,3-苯并噻二唑为电子受体单元.通过Stille偶联反应合成了4个含不同烷基取代基的给体-受体(D-A)型共轭齐聚物,即O-D3,O-D2P1,O-D1P2和O-P3,它们分别含有3～0个正十二烷基(D=dodecyl)和0～3个支化烷基链戊基己基(P=...     

吡咯并吡咯二酮类光敏剂/光热试剂在肿瘤治疗中的应用研究进展

肿瘤的发病率呈逐年上升趋势,已成为威胁人类健康的第一大疾病.光疗(光动力疗法和光热疗法)作为一类新型的肿瘤治疗方式,具有创伤小、治疗周期短、毒副作用低、选择性好、无抗药性和免疫抑制等优点,受到了研究人员的广泛关注,并已被逐步应用于临床.作为光疗中至关重要的决定性因素,光敏剂和光热试剂的研究受到越来越多的重视.吡咯并吡咯二酮具有平面性好、电子亲和势强、合成简单、结构易修饰及摩尔吸光系数高等优点,是一种优异的光敏剂和光热试剂.从吡咯并吡咯二酮的结构改造、结构与性能关系、光疗作用机理等方面对近年来吡咯并吡咯二酮类光敏剂和光热试剂的研究现状进行了综述,并对其发展趋势进行了展望.     

3,4-二芳基吡咯酮衍生物的合成和生物活性

考布他汀-A4(Combretastatins-A4,CA-4)是从天然产物中分离得到的抗癌活性化合物,其分子中Z-构型烯键易异构化转变为无抗癌活性的E-构型.以吡咯-2,5-二酮或吡咯-2-酮代替烯键,设计合成了4个新的CA-4类似物.它们的合成是以3,4-二甲氧基苯乙酮或3-氟-4-甲氧基苯乙酮为起始原料,经α-溴化、改良的Gabriel合成法、与3,4,5-三甲氧基苯乙酸缩合、环化-氧化或环化四步反应完成.其结构用1H NMR,13C NMR,ESI-MS及元素分析进行了表征.用MTT法测试了CA-4类似物对人白血病细胞HL-60、肝癌细胞SMMC-7721和肺腺癌细胞A549的体外抗肿瘤活性.初步结果表明,含氟化合物3,4-二芳基-2,5-吡咯酮(1b)的抗肿瘤活性接近CA-4,IC50值达到0.03～0.05μmol·L-1.     

新型苯并二吡咯酮与苯并二噻吩衍生物的共聚及性能研究

以苯并二吡咯酮（BDP）类衍生物为电子受体单元,噻（硒）吩修饰的苯并二噻吩（BDT）类作为电子给体单元,通过钯催化Stille缩聚反应合成了3种新型的给体-受体（D-A）共聚物PBDP-BDT(T), PBDP-BDT(Se), PBDP-BDTT(T),并采用核磁共振、凝胶渗透色谱、紫外-可见分光光度计、循环伏安法,热重分析对3种聚合物的结构和性能进行了表征。结果表明：3种聚合物紫外可见吸收范围为250～1200 nm,其能量最低的吸收峰分别位于680 nm, 722nm, 744 nm;起始氧化电位分别为0.90 eV, 0.73 eV, 0.75 eV,由此估算出其电化学能隙分别为1.72eV,1.47 eV,1.40 eV,显示出较窄的能隙特征。此外,聚合物还具有较好的热稳定性。      

聚合物太阳能电池材料的研究进展

随着能源短缺和环境污染两大问题日益加重,人们对太阳能开发与利用更加深入。在众多太阳能的利用方式中,太阳能电池被认为是最有前途的。然而无机太阳能电池因其本身缺陷而受到限制。聚合物太阳能电池由于其成本低、质量轻、合成与修饰容易等优点成为太阳能电池研究的热点。近年来,该类太阳能电池的光电转换效率已经超过8%。本文简要介绍了聚合物太阳能电池的基本原理,并从开路电压、短路电流和填充因子等方面着重分析了其材料的设计原则,最后对其未来发展前景作出了展望。     

新型含苯并二噻吩与苯并二吡咯酮基元的 D-A共聚物的合成及性质

采用苯并二吡咯酮作电子受体单元，在钯催化下，与不同取代基修饰的电子给体单元苯并二噻吩进行Stille偶联聚合反应，合成了两种新型的电子给受体（D-A）聚合物(P1和P2)，其结构和性能经UV-Vis, ¹H NMR, ¹³C NMR,元素分析，GPC, CV和TGA表征。结果表明：薄膜态P1和P2在300~800 nm表现出较强吸。P1和P2的低能端吸收峰值分别位于621 nm和616 nm。氧化峰分别位于0.41 V和0.46 V，能隙分别为1.41 eV和1.36 eV。     

基于二噻吩并吡咯π桥的窄带隙非富勒烯受体材料在有机太阳能电池中的应用

以不同烷基取代的二噻吩并吡咯(DTP)为π桥,连接吲哒省并二噻吩(IDT)中间单元和氰基茚酮(IC)或二氟代氰基茚酮(2F-IC)末端基团,设计并合成了6个窄带隙的非富勒烯受体材料。 其中,IDTDTP-C₂C₂-H和IDTDTP-C₂C₂-F中的DTP单元以1-乙基丙基为侧链,IDTDTP-C₆C₆-H和IDTDTP-C₆C₆-F中的DTP单元以1-己基庚基为侧链,IDTDTP-C₁₂-H和IDTDTP-C₁₂-F中的DTP单元以十二烷基为侧链。 6个分子均具有较窄的光学带隙(1.37~1.44 eV)。 相比于以IC为末端基团的分子(IDTDTP-C₂C₂-H、IDTDTP-C₆C₆-H和IDTDTP-C₁₂-H),由于氟原子的拉电子效应,以2F-IC为末端基团的分子(IDTDTP-C₂C₂-F、IDTDTP-C₆C₆-F和IDTDTP-C₁₂-F)具有红移的吸收光谱,以及更低的最高分子占有轨道能级(HOMO)和最低分子空轨道(LUMO)能级。 以宽带隙聚合物聚[2,6-(4,8-双(5-(2-乙基己基))噻吩-2-基)-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-alt-5,5-(1',3'-二-2-噻吩)-5',7'-双(2-乙基己基)-苯并[1',2'-c:4',5'-c']二噻吩-4,8-二酮](PBDB-T)为给体材料,制备了有机太阳能电池器件。 PBDB-T:IDTDTP-C₆C₆-F共混薄膜具有较高且更平衡的空穴/电子迁移率,以及良好的形貌,基于PBDB-T:IDTDTP-C₆C₆-F的有机太阳能电池获得了6.94%的能量转换效率,开路电压为0.86 V,短路电流密度为13.56 mA/cm²,填充因子为59.5%。     

1,4-苯并二氮杂-2-酮的电荷转移性质

本文用分光光度法测定了标题化合物分别与TCNE和对甲苯酚钾形成的电荷转移络合物的电子跃迁能hvcr并计算了它们的电子亲合力(E_A)和电离势(I_p),还测定了络合物的热力学常数(K,ΔH,ΔS)。结果表明,该化合物不但可以作为电荷受体,也可以作为电荷给体。处于分子7位取代基的Hammett常数σ与hv_cr(或ΔH)有线性关系。     

2,5-二甲基-3,4-二乙酰基-1-芳基吡咯的合成

多取代吡咯;二乙酰基己二酮;取代苯胺;2;5-二甲基-3;4-二乙酰基-1-芳基吡咯的合成     

N,N'-双苯基-3,6-二甲基-1,4-二氢-S-四嗪-1,4-二甲酰胺的晶体结构

苯基异氰酸酯与3,6-二甲基-1,6-二氢-S-四嗪反应生成标题化合物（C18H18N6O2,Mr=350.38）。经X-射线单晶结构分析表明此晶体属于单斜晶系,P21/c空间群,a=9.348（2）,b=6.860（6）,c=27.929（7） A,β=94.57（2）°,V=1785.3A3,Z=4,μ=0.090mm-1,Dc=1.304g/cm3,F（000）=736。结果表明该化合物的2个酰胺基接在S-四嗪环的1,4位,而四嗪环本身呈船式构象,不具有同芳香性,分子间存在氢键相互作用。