有机共轭聚合物荧光材料在重金属离子检测中的应用研究进展

有机荧光共轭聚合物含有离域大π键,电子或能量可以在共轭聚合物主链上快速迁移,这一“分子导线”性质可使荧光信号成倍增大。此外,有机荧光共轭聚合物还具有较大的斯托克位移、良好的稳定性、较高的摩尔消光吸收系数等优点。通过合理设计,将金属离子识别基团键合至有机荧光共轭聚合物,得到的有机共轭聚合物荧光材料比小分子荧光材料更具优势。有机共轭聚合物荧光材料有多种合成方法,从反应合成类型的角度,结合设计理念、传感应用及检测机理等,综述了近年来有机共轭聚合物荧光材料应用于重金属离子检测的研究进展,并对其发展趋势进行了展望。

有机共轭小分子空穴传输材料的研究进展

基于有机-无机杂化钙钛矿材料具有带隙可调、光吸收带宽、双极电荷传输性能好、电荷扩散长度长、溶液加工成本低等优点,钙钛矿太阳能电池受到研究人员的广泛关注。空穴传输材料作为钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,对载流子的提取和运输、钙钛矿的结晶性、电池器件的稳定性和制作成本都有相当大的影响。本文介绍了近年来有机共轭小分子作为空穴传输材料的研究进展,特别是其分子结构对材料各项性能的调控作用,包括能级、空穴迁移率、成膜性以及器件的光电转换效率和长期稳定性等,以期为未来有机共轭小分子空穴传输材料的研发提供参考。

苯-烷氧基苯有机共轭聚合物的光致发光性能

介绍了4种新型发光材料苯-烷氧基苯共聚物的合成方法,材料的VU-Vis吸收光谱及其薄膜和溶液的光致发光性能。用电化学掺杂方法测定了其能带结构,并讨论了烷氧基侧基长度对高聚物发光强度的影响。结果表明,这4种高聚物在紫外光激发下均发蓝光,π-π 跃迁(Eg)值为3.2-3.3eV,烷氧基中碳原子数为10个左右时发光强度最高。

有机共轭分子的结构和二阶非线性光学活性

化合物的二阶非线性光学活性与其分子结构关系密切 .本文分析了具有非线性光学性质的有机共轭分子的基本结构类型 ,总结了分子结构、共轭链链长、取代基的电子性质、颜色效应等因素对有机共轭分子二阶非线性光学性质的影响 .

有机共轭高聚物的分子链间耦合局域态

有机共轭高分子中,孤子、极化子及激子都是基本的元激发,对解释有机聚合材料的导电发光特性起着主导作用. 孤子、极化子以及激子等在晶格位形上都是各具特征的空间局域状态. 本文将讨论在有机共轭高分子中存在着另一种局域态——链间耦合局域态,这种局域态是由于分子链间的相互作用所导致,在相互作用分子链端附近形成势阱,可有效束缚电子和空穴等带电粒子.

有机共轭聚合物概述

概述了有机共轭聚合物以其独特性质在有机发光、有机自旋电子学等多个领域的应用,同时介绍了有有机共轭聚合物的元激发,孤子、极化子和双极化子。

有机共轭自组装材料及应用

超分子化学自组装的重要研究内容是组装体的分子设计、合成及其组装过程。为了构筑和调控某些具有特殊功能的超分子自组装体,针对不同的应用要求,可引入具有独特光电性质及刚性的有机π-共轭分子作为基本组装单元,通过超分子弱相互作用组装成功能性纳米/微米材料。总结了近年来国内外有机共轭分子的自组装行为,并介绍了其在纳米/微米光波导材料、有机小分子光电器件、分子机器及超分子传感器中的相关应用。

有机共轭体系电子转移反应的溶剂重组能

应用Ｍａｒｃｕｓ双球模型计算溶剂重组能λｓ时，在ＡＭ１法优化给受体几何构型基础上，提出了共轭体系电子云分布的扁球模型，并用统计的方法求出了ｒＤ／Ａ，同时依照Ｍｉｌｌｅｒ等的处理办法，结合其他理论及实验证据将电子转移交叉反应中联苯分子的扭转能计入溶剂重组能λｓ中，从而用实验速率常数拟合出含扭转能的λｓ值．此实验拟合值与扁球法得到的λｓ计算值吻合得很好．通过比较理论值与实验值，发现了给受体间距的大小、受体分子的变化、溶剂的不同对λｓ计算值相对λｓ实验值的偏差的影响，直接证实了电子给受体的耦合作用，溶剂分子参与的超交换电子转移及溶质溶剂分子表面相互作用等量子因素造成的实际反应体系对溶剂经典连续介质模型的偏离．

基于含氮杂环的有机共轭化合物的合成、设计与性能分析

针对含氮杂环有机共轭化合物的设计和合成,对合成的产物进行紫外光谱和荧光谱的测定,分析其光谱性质,最后测定其热力学性质,分析其热力学性能。

有机共轭分子溶液的发光特性

由于有机发光材料的诸多优点和广泛用途,进一步探究有机共轭分子的发光机理、认识周围介质场与有机共轭分子以及不同有机共轭分子之间的能量传递,以便开拓出适合不同用途的各类新型发光材料成为研究热点.本文通过考察三种具有不同π电子数的有机共轭分子在不同溶液中的光谱特性,观察其激发光谱和发射光谱的变化情况,比较同一分子在不同溶液中的荧光量子产率,并通过对各类有机共轭分子溶液的光谱分析比较,以获得有机共轭分子的发光受溶剂影响以及同一溶液中不同有机共轭分子间发生非辐射共振能量转移的信息.

基于芴的有机共轭聚合物光催化水制氢性能研究

设计合成甲基取代芴为主体的两种有机共轭半导体材料QX-FL和SE-FL,并将其应用于光催化水制氢领域,研究两种不同窄带系修饰的聚合物对光催化性能的影响。制备的聚合物QX-FL和SE-FL都有较宽的光吸收范围,合适的光学带隙,两种聚合物都具有光催化水制氢的能力。研究发现相对于喹喔啉单元来说,苯并硒二唑单元具有更优良的修饰效果,SE-FL的带隙低于QX-FL,聚合物的光催化性能有了显著性的提高,QX-FL的光催化性能为0.4μmol·h-1,SE-FL的光催化性能为3.5μmol·h-1。

微扰分子轨道法在有机共轭分子中的应用

本文应用微扰分子轨道法对有机共轭分子的离域能进行了计算,较满意地解释了苯、萘,蒽等化合物亲电取代反应活性的差异及轮烯具有芳香性必须符合休克尔规则的原因。本文认为,应用微扰分子轨道法解决某些有机化学理论问题,比用其他化学键理论更简单,更有效。

新型含硫氮杂原子有机共轭小分子的合成

设计并合成了一类富含硫氮杂原子的有机共轭小分子。在低温下,利用噻吩锂化以及与对应的卤代烷烃反应,引入不同的烷基链,进一步溴代后,制备相应格式试剂并与另一反应物1,2,4,5-四((S)-2’-吡啶酮)苯反应,得到重要中间体,最后通过水合肼还原关环,得到目标化合物。利用上述高效、简单的制备方法,可以有效在共轭骨架外围引入不同烷基链,实现对目标化合物物理性质的调控。二氯甲烷溶液中的紫外–可见吸收光谱表征显示,该类分子在260~600 nm范围有三个最大吸收峰。

全共轭二维有机框架材料在有机电子器件中的应用

有机电子器件已成为当今社会与工业中不可或缺的组成部分,在显示、通讯、能源和环境等方面都具有广泛的应用。有机电子器件的核心是有机半导体材料,开发具有高电荷传输特性的有机半导体材料是提升有机电子器件性能的关键。作为材料领域的研究前沿,有机多孔晶态材料由于具有确定的化学结构、功能可设计性、大的比表面积、高的孔隙率以及结构可修饰性等特征吸引了广泛的研究,在众多领域都展现出了广阔的应用前景。其中,由于具有高的结构平面性、电子离域性、电荷传输性质以及化学稳定性,全共轭二维有机框架材料作为有机电子学中的载流子传输材料受到广泛关注。当前,人们基于不同结构与功能的全共轭二维有机框架材料,构筑了多种有机电子器件并展现出了巨大的应用潜力。本文首先介绍目前发展的全共轭二维有机框架材料的主要结构,随后重点综述全共轭二维有机框架材料在有机电子器件包括有机场效应晶体管、有机光电探测器、有机光伏电池、化学阻抗传感器及一些新兴电子器件中的最新研究进展。最后阐述实现全共轭二维有机框架材料在有机电子器件的实际应用中所面临的挑战并提出了未来的研究方向。

宽光谱共轭小分子在太阳能海水淡化与热电发电中的应用

[目的]为解决太阳能海水淡化器件成本高、制备工艺复杂的难题,选择具有重量轻、成本低、合成及提纯工艺简单等优点的有机小分子光热材料作为太阳能吸收材料。[方法]利用1种有机共轭小分子Y6,与低成本的纤维素纸结合,制备了在350~1 000 nm范围内宽光谱吸收的高光热转换性能的Janus结构水蒸发器。[结果]蒸发器的下表面具有高效的水粘附性,利于高速集水,而蒸发器的上表面具有拒水性,能够达到理想的自漂浮能力。并且每3.14cm^(2)的器件仅需0.5 mg光热材料就能实现超过70℃的温度,节约用料优势明显。[结论]在1.0 kW/m^(2)太阳光辐照下,基于Y6的蒸发器的光热能量转换效率为64.4%,蒸发速率高达1.13 kg/(m^(2)·h),明显高于对照的纤维素纸蒸发器。经过太阳能蒸发脱盐后,得到的纯化水的离子浓度相比于初始的模拟海水显著降低4~6个数量级。该蒸发器与热电器件集成,在1.0 kW/m^(2)太阳光照射下,蒸发速率达到1.02 kg/(m^(2)·h),同时还产生了55 mV的输出电压。研究结果表明,基于有机小分子Y6的太阳能蒸发器,在光热水净化和热电发电协同作用方面具有良好的应用前景。

活化过氧化氢用于甲苯光催化氧化的3-溴噻吩基共轭有机聚合物

以3-溴噻吩单体和粉体氧化铜为原料,采用FeCl3氧化偶联的方法制备负载氧化铜的聚(3-溴噻吩)光催化剂(thBr-CuO)。负载氧化铜后,thBr-CuO的光吸收能力与光生载流子利用率得到明显改善。可见光下,thBr-CuO催化甲苯转化的速率达到0.69 mmol/(g·h),高于初始聚(3-溴噻吩)。猝灭实验与香豆素荧光探针法证实该光催化过程中的主要活性物种为光生空穴与羟基自由基。通过光生电子-空穴对的有效分离以及对过氧化氢的高效利用,3-溴噻吩基共轭有机聚合物的光催化性能显著提升。

一维铁磁/有机共轭聚合物的自旋极化研究

针对最近关于自旋注入有机体的实验研究 ,理论上计算了有机分子与磁性原子接触时的自旋极化现象 .通过调节磁性原子的自旋劈裂强度 ,发现有机分子链内的自旋极化弱于金属链 ,但强于半导体链 .同时还研究了有机分子链内自旋极化随电子

新的偶氮类有机共轭化合物的合成及三阶非线性光学性能

设计合成了6个新的偶氮类有机共轭化合物,用傅里叶变换红外光谱仪(FT-1R),~1H核磁共振(~1H NMR)和元素分析确证了结构。采用飞秒激光,运用简并四波混频(DFWM)法,研究了化合物在非共振状态下的三阶非线性光学(NLO)性能。它们的三阶非线性光学极化率X^(3)为(3.31～3.96)×10^(-13)esu,非线性折射率n^2为(6.08～7.27)×10^(-12)esu,分子二阶超极化率γ为(3.44～4.11)×10^(-31)esu,响应时间τ为102～111 fs。探索了化合物的分子结构对三阶非线性光学性能的影响。引入离域能小的芳杂环,增长共轭链,形成吸供构型,增大取代基的供电子能力,提高共轭体系的共平面程度等因素,有利于获得较大的三阶非线性光学性能。

有机共轭分子自组装方法

本文综述了有机共轭分子自组装方法的最新研究进展,从有机共轭分子的合成、自组装方法、光电性质及应用等方面进行了阐述,着重阐述了适用于有机共轭分子的各种自组装方法。认为它们的自组装在有机光电材料或器件方面具有广阔的应用前景及潜在的应用价值。

含有七元碳环的有机共轭分子在光电材料中的应用

苯环是构成有机光电材料的主要单元,非苯系的七元环共轭体系则在有机光电材料中应用较少,直到最近几年才开始受到关注。由于七元环的前线轨道与六元环的明显差异和七元环容易被氧化而形成稳定的芳香性环庚三烯正离子的特点,它的引入可能给有机材料带来特殊的性能和应用。本文首先从历史的角度回顾了七元共轭碳环的发现、合成与结构研究。然后,对七元碳环共轭分子的结构骨架进行了分类,并对这些结构骨架的合成方法进行了总结。对七元碳环共轭分子在近红外吸收、有机场效应晶体管、有机太阳能电池、刺激-响应等领域的应用进行了重点介绍,并对该领域的发展前景进行了展望。