（内嵌）富勒烯的官能化以及在钙钛矿太阳能电池中的应用

发布时间：2023-05-27 05:23

　　富勒烯的出现促进了碳材料领域的发展,一系列具有特定官能团的不同π体系的富勒烯衍生物被成功地合成出来并应用于不同领域,如药物靶向传递的载体、光伏材料以及超分子化学,而近年来富勒烯衍生物由于其良好的电子传输能力在钙钛矿太阳能电池领域受到了广泛地关注。我们通过富勒烯阳离子中间体的反应设计了诸如分子内重排反应、分子内成环反应、分子间偶联反应等一系列反应并合成了一系列可应用于钙钛矿太阳能电池中的新类型富勒烯衍生物。同时,内嵌锂离子富勒烯作为少有的可被完全表征的内嵌富勒烯也由于其相较于富勒烯更高的反应活性获得了更加广泛的研究与应用。本文主要研究了富勒烯以及内嵌锂离子富勒烯的官能化反应以及探究了反应机理,同时将所得到的的产物应用到了钙钛矿太阳能电池中,研究结果如下:1.我们通过银催化下的八溴取代富勒烯经富勒烯阳离子的反应途径成功合成了一系列八烷氧基以及八芳基取代的52π共轭的富勒烯衍生物。合成的八取代富勒烯衍生物得到了系统的表征,循环伏安法计算得到的结果显示八取代富勒烯衍生物具有广泛可调节的LUMO轨道,同时聚集态分析显示其在一般高极性溶剂中均具有很好的溶解度。2.我们通过弱氧化剂溴化铜实现了由富勒...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 富勒烯的化学性质
        1.1.1 富勒烯的多取代反应
        1.1.2 富勒烯阳离子化学
        1.1.3 含多元环的富勒烯反应
    1.2 内嵌锂离子富勒烯
        1.2.1 内嵌锂离子富勒烯的合成与分离
        1.2.2 内嵌锂离子富勒烯的化学修饰
        1.2.3 内嵌锂离子富勒烯的中性还原
    1.3 内嵌锂离子富勒烯在钙钛矿太阳能电池中的应用
        1.3.1 内嵌锂离子富勒烯作为PSC中的p型掺杂剂
        1.3.2 内嵌锂离子富勒烯作为PSC中的电子传输层
    参考文献
第二章 八取代富勒烯的选择性合成
    2.1 引言
        2.2.1 原料
        2.2.2 仪器与表征
        2.2.3 八溴代富勒烯的合成
        2.2.4 八烷基取代富勒烯的合成与表征
        2.2.5 八取代富勒烯的实验条件优化
        2.2.6 八取代富勒烯的底物扩充
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 八取代富勒烯的电化学性能
        2.3.2 八取代富勒烯的单晶结构
        2.3.3 八取代富勒烯在溶液中的聚集态效应研究
        2.3.4 八取代富勒烯的核磁表征
    2.4 结论
    参考文献
第三章 富勒烯酮的一步氧化反应
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料
        3.2.2 仪器与表征
        3.2.3 富勒烯酮的合成
        3.2.4 合成富勒烯酮的同位素标记实验
        3.2.5 合成富勒烯酮的自由基捕捉实验
        3.2.6 合成富勒烯酮的反应动力学实验
        3.2.7 合成富勒烯酮实验条件优化
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 对富勒烯酮反应的同位素标记实验
        3.3.2 对富勒烯酮反应的动力学探究
        3.3.3 对富勒烯酮反应的反应机理的探究
        3.3.4 DFT计算对富勒烯酮反应的反应机理的应证
    3.4 结论
    参考文献
第四章 内嵌锂离子富勒烯的动力学与器件研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料
        4.2.2 仪器与表征
        4.2.3 内嵌锂离子苯基—C₆₁—丁酸异甲酯的合成
        4.2.4 重叠峰分析的数学方法
        4.2.5 反向钙钛矿太阳能电池的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 动力学的计算
        4.3.2 内嵌锂离子苯基—C61—丁酸异甲酯的反应机理探究
        4.3.3 外加双三氟甲烷磺酰亚胺锂的实验
        4.3.4 DFT计算对反应机理的应证
        4.3.5 反向钙钛矿太阳能电池的器件性能
    4.4 结论
    参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3823975