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。

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。

高效率有机太阳能电池的界面工程研究

有机太阳能电池(OSC)为典型的三明治结构,是以共轭类有机化合物为活性层材料将太阳光转换为电能,通过两个电极输出电流。这些有机物具有来源广、质量轻和可再生等优点,使得有机太阳能电池在清洁新能源领域备受关注。当前研究的焦点仍然是提高电池的光电转换效率,主要通过改善活性层材料、优化器件结构和界面修饰等途径。本文重点介绍了作者课题组在界面工程方面所做的代表性工作,通过引入含磺酸基团或羧酸基团的超支化结构的聚合物阴极修饰层材料,获得了高效的OSCs;合成了新颖的非共轭有机小分子电解质修饰层,制备了高达10.02%效率的单结正型OSCs。此外,还研究了简单的极性溶剂处理,如甲醇能够优化活性层形貌,提高电池器件的性能。