不同桥联二噻吩低带隙给受体共聚物的电子结构和光物理性质的理论研究

通过计算吸收光谱性质区分用于体异质结聚合物太阳能电池的两种不同桥联低带隙给受体共聚物PCPDTBT和PSBTBT激发态特征的差异,进而通过电荷转移态(CT)特征考察二者实现电荷分离的难易程度.利用密度泛函理论的B3LYP和CAM-B3LYP方法计算PSBTBT和PCPDTBT(n=1～4)的电子结构和光谱性质.结果表明,PSBTBT与PCPDTBT的吸收光谱相似,与太阳光谱的匹配能力相当.而激子解离能表明二者的电荷转移态(CT)电荷分离的难易程度也相当.然而用Si原子取代C原子后,C—Si键长明显长于C—C键长,降低了噻吩环和烷基链间的空间位阻,从而可能有利于其结晶度的提高,更有利于载流子的传输,因此从理论上说明PSBTBT也可能具备高效太阳能电池给体材料的潜质.

物理化学实验数据处理过程中拟合函数问题的探讨

本文以最大泡压法测定溶液的表面张力实验为例,选取3种不同的拟合函数对实验数据进行后续处理.数据处理结果表明采用不同的拟合函数所得的实验结果差异相对较大,而对数拟合[γ=f(lnc)]所得的数据得到的c/Γ-c线性关系最好,R^2=1.因此,采用对数拟合能高效精确模拟数据,并有效减小数据处理所带来的实验误差.

物理化学实验微信公众教学平台的构建与实践

随着信息技术的发展,信息化教学成为提高教学效果的重要手段。信息化教学的方法及方式不尽相同,其核心均基于在线教学资源的建设及使用。微信公众平台能有效整合各种教学资源,学生能充分利用“碎片化”的时间,不受地点以及途径的限制,随时获取实验课程所需的各种学习资源,方便学生快速掌握实验内容,达到充分预习及虚拟化练习的效果,同时微信可以进行互动问答,实现师生实时交流互动,提高学生学习的效率。物理化学实验微信公众平台的构建实现了线上线下相结合的实验教学模式,顺应了新形势下的本科教学改革和学生个性化要求,提高了实验教学质量与效率。

染料敏化太阳能电池中具有不同电子给体的吩噻嗪类有机光敏染料的理论研究

采用密度泛函理论和含时密度泛函理论方法计算了2个吩噻嗪类染料及其吸附到TiO2上后分子的基态和激发态光物理性质与热力学参数.结果表明,电子给体的改变虽未明显改变染料的光谱性质(垂直跃迁能和振子强度),但可以改变分子的前线轨道能级,进而影响染料分子的激子结合能Eb及激发态电子注入到半导体TiO2中的驱动力ΔGint的大小,并最终影响电池的能量转换效率.

Au原子对并五苯传输性质影响的理论探讨

在密度泛函理论框架下,结合Marcus理论,重点讨论了并五苯-Au体系4种异构体的传输性质,分别从分子内重组能、转移积分和空穴传输速率3个方面研究了Au原子的引入对并五苯传输性质的影响.计算结果表明,Au原子的引入使并五苯的重组能的主要贡献由C-C单双键的伸缩振动转变为Au原子与并五苯之间的拉伸振动,并且这种拉伸振动随着Au原子位置从中心到边缘逐渐加强.此外,Au原子的引入对分子间的转移积分也产生了一定的影响,造成了相对小的转移积分值,应为分子构型和轨道分布两方面共同作用的结果.

咔唑衍生物DiPICz载流子传输性能的理论研究

依据Marcus理论,在密度泛函理论水平下对咔唑衍生物Dibenzo[2,3∶5,6]pyrrolizino[1,7-bc]indolo-[1,2,3-lm]carbazole(DiPICz)的电子结构和传输性质进行系统研究.计算结果表明,DiPICz的电子迁移率(5.81×10-2cm2·V-1·s-1)反常地高出空穴迁移率(6.02×10-4cm2·V-1·s-1)2个数量级,表明稠合修饰可能是一种潜在的转变传输材料极性的手段.分析发现,导致DiPICz具有较好电子传输性质的原因在于相对较小的电子重组能和较好的晶体堆积方式.在其鱼骨型堆积的晶体中,存在着滑移的π-π及边对面的CH…N和CH…π相互作用.这些相互作用由于形成二维的电荷传输通道,从而在电子传输中起着重要作用.

开放性综合实验教学系统构建研究

本文介绍了首都师范大学化学系实验教学中心为解决开放性综合实验教学改革中出现的管理问题,设计开发的基于Google Web Toolkit(GWT)和Mongo DB数据库、使用Java开发的开放性综合实验教学系统。概述了本教学系统的功能设计、系统流程、系统特点等内容。实践证明:该系统大大提高了开发性综合实验教学的管理效率,方便了学生自主学习,提高了实验室及仪器的开放使用率。

卤素、氰基及N原子修饰对四硫富瓦烯衍生物载流子传输性质影响的理论研究

基于密度泛函理论结合跳跃模型和能带理论研究了氟、氯、氰基和N原子的引入对四硫富瓦烯(TTF)衍生物载流子传输性质的影响.计算结果表明,嵌N修饰会降低分子重组能,特别是当N原子靠近TTF主体环时作用更明显.与引入卤素修饰相比,引入氰基修饰的分子具有更小的电子和空穴重组能及更低的前线分子轨道(FMO)能级.同时迁移率的计算结果显示,分子6具有1.15 cm2·V-1·s-1的高电子迁移率,考虑其较低的LUMO能级,推测其有望成为潜在的优异电子传输材料,而相似的电子和空穴迁移率使分子2有望成为潜在的双极性传输材料.同时还考察了S和N原子之间的弱相互作用,当S或N原子对分子HOMO(或LUMO)有贡献时,其相应的空穴(或电子)传输能力会有所提高.

推/拉电子取代基对PCBM结构及光谱性质影响的理论研究

应用密度泛函理论(DFT)方法计算[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)及其苯环对位取代得到的4种衍生物的几何和电子结构.采用第一激发能校正了分子的最低未占据分子轨道(LUMO)能级,探讨了推/拉电子基团对分子前线轨道的影响.在全优化几何构型的基础上,采用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究了电子吸收光谱特征和电荷转移态性质,并讨论了推/拉电子基团对体系电子吸收光谱性质的影响.通过对重组能和电子亲和势的计算,预测了PCBM与4种衍生物的电子能力及电子迁移率大小的关系.结果表明,在PCBM中,在苯环的对位引入推电子基团可以提高分子的前线轨道能级,改变前线轨道电子云分布,明显增强可见光范围内的吸收强度,增加可见光范围内的电荷转移吸收,且激发态的电荷转移随着引入基团推电子能力的增加而增强.化合物5的激发态分子内电荷转移性质最强,且具有较独特的光伏性质.而在同样位置引入拉电子基团,则降低了分子前线轨道能级对电子吸收光谱的影响.

吲哚并咔唑类衍生物载流子传输性质的理论研究

以密度泛函理论结合跳跃模型,重点研究了氯原子和烷基链的引入对吲哚并咔唑类衍生物传输性质的影响.计算结果表明,与吲哚并[3,2-b]咔唑(1)相比,氯原子的引入增大了2,8-二氯吲哚并[3,2-b]咔唑(2)和2,8-二氯-5,11-二己基吲哚并[3,2-b]咔唑(3)的最高占据分子轨道(HOMO)的离域程度,而对最低未被占据分子轨道(LUMO)则无显著贡献,但明显降低了二者的能级.上述结果表明,对于LUMO,氯原子体现了吸电子效应,而对于HOMO,氯原子体现了共轭效应.烷基链的引入使化合物3的空穴迁移率明显高于化合物1和2,这主要归因于化合物3具有更加紧密的分子堆积,尤其在跳跃路径A中,具有更大的分子间电子耦合和轨道重叠.同时能带结构的计算结果进一步证明,氯原子和烷基链的同时引入大大改善了吲哚并咔唑类衍生物的电荷传输性能.

师范院校结构化学课程思政建设探索

专业课程的思政建设是师范生职业道德教育的主战场,根据立德树人的培养定位,本文通过结构化学课程思政元素挖掘,丰富教学内容,构建课程思政体系,并提出具体的教学实践方式.通过讲解量子力学中外发展史,帮助学生理解科学方法论;通过改进教学方法,培养学生的科技创新能力和责任意识.

氟代寡聚噻吩系列衍生物的载流子传输性质的理论研究

基于密度泛函理论方法,采用Marcus电荷转移公式,分别从几何和电子结构、重组能、转移积分及迁移率等方面研究了氟代寡聚噻吩系列衍生物中噻吩环个数、全氟代苯位置的改变及F原子的引入对体系载流子传输性质的影响.计算结果表明,化合物1b,1c和1d的电子迁移率随着噻吩单元个数的增加而逐渐升高,因此可以通过增加噻吩单元个数来提高其电子迁移率;而对于化合物1d,2a和2b而言,氟代苯位置的改变对传输性质产生了较大的影响,其中化合物1d具有良好的平面性和π-π堆积,传输性能最好,有望成为良好的双极性传输材料;比较化合物2b与3可以发现,F原子的引入增大了化合物2b的载流子迁移率,为实验设计高迁移率的传输材料提供了理论依据.