聚集诱导自由基
发布时间：2023-02-15 19:47
自导电聚合物被发现以来,有机半导体材料在近40年得到了迅猛发展,其中窄带隙半导体材料具有吸收在红外区域、迁移率高和激子束缚能低等特点,其在有机场效应晶体管,有机太阳电池等光电器件领域表现出良好的应用前景。窄带隙的醌式多环芳烃(PAHs)和给体-受体(D-A)型半导体是两类典型的窄带隙半导体材料。醌式PAHs分子随着带隙降低,分子具有开壳的单/三线态电子结构,其分子内自由基形成的驱动力源自分子芳香性的恢复。然而,D-A型窄带隙半导体被认为是闭壳的电子结构且分子内的自由基是源自杂质,缺陷,极化子,氧气掺杂态等。2017年,本课题组(J.Phys.Chem.C 2017,121,8579-8588)发现所有有机窄带隙半导体材料具有醌式-双自由基结构。基于本小组之前的工作,为了深入研究D-A型窄带隙小分子内自由基的来源,本论文通过研究分子的电子基态和自由基形成机理来进一步探讨D-A型窄带隙小分子的本质结构。首先,我们合成一系列基于吡咯并吡咯二酮(DPP)单元的D-A型窄带隙半导体分子,通过研究其电子顺磁共振(ESR)信号强度与分子结构、分子常温核磁信号的关系表明基于DPP单元的D-A型窄带隙分...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 有机窄带隙半导体材料设计策略概述
1.3 含有醌式结构的醌式多环芳烃的性质及应用研究
1.3.1 窄带隙醌式多环芳烃的概述
1.3.2 窄带隙醌式多环芳烃电子基态的研究
1.3.3 窄带隙醌式多环芳烃的应用
1.4 D-A结构的窄带隙分子的性质及应用研究
1.4.1 D-A结构的窄带隙分子的概述
1.4.2 掺杂型自由基研究
1.4.3 D-A窄带隙分子自由基及其基态的研究
1.4.4 D-A型有机窄带隙半导体的应用
1.5 本论文的研究意义、内容及创新之处
1.5.1 本文研究意义
1.5.2 本论文的研究内容
1.5.3 本论文的创新性
第二章 实验方法与技术
2.1 引言
2.2 主要药品试剂及实验仪器
2.3 基本结构表征及测试方法
2.3.1 常温1H核磁测试(1H-NMR)
2.3.2 紫外-可见光-近红外吸收光谱(UV-vis-NIR)
2.3.3 电化学测试(CV)
2.3.4 绝对荧光量子产率(PLQY)
2.4 自由基及磁学性能测试
2.4.1 变温1H核磁测试(VT-NMR)
2.4.2 电子顺磁共振测试(ESR)
2.4.3 变温顺磁共振测试(VT-ESR)
2.4.4 超导量子干涉测试(SQUID)
2.4.5 磁滞回线测试(M-H)
2.4.6 质子激发X射线荧光分析(PIXE)
2.5 X射线晶体衍射及理论计算
2.5.1 X射线晶体衍射
2.5.2 理论计算
2.6 聚集效应实验
2.6.1 混合溶剂聚集实验
2.6.2 溶剂效应排除实验
第三章 基于DPP单元的D-A型窄带隙有机半导体的聚集诱导自由基的研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 原料与试剂
3.2.2 DPP系列分子的合成
3.2.3 DPP和BT系列分子的合成
3.2.4 基本结构表征及测试方法
3.3 材料的基本结构表征
3.3.1 紫外-可见光-近红外吸收光谱测试(UV-vis-NIR)
3.3.2 电化学特性(CV)
3.4 材料的自由基特性表征
3.4.1 常温电子顺磁共振(ESR)
3.4.2 常温NMR表征及自由基指数理论计算
3.5 基于DPP单元的D-A型分子醌式-双自由基结构的表征
3.5.1 X-射线晶体解析
3.5.2 理论计算
3.6 基于DPP单元的D-A型窄带隙材料电子基态表征
3.6.1 变温核磁(VT-NMR)
3.6.2 变温顺磁共振(VT-ESR)
3.6.3 SQUID表征
3.6.4 常温磁化曲线(M-H)
3.7 聚集态与自由基信号关系的探究
3.7.1 溶液聚集态与自由基信号关系
3.7.2 聚集诱导自由基机理
3.8 本章小结
第四章 D-A型给、受体光伏材料的醌式-双自由基结构的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与材料
4.2.2 实验测试方法
4.3 D-A型给体自由基性质研究
4.3.1 给体常温ESR表征
4.3.2 BTR的理论计算
4.3.3 BTR给体的电子基态的分析
4.3.4 溶液聚集态与分子自由基的关系
4.4 D-A型受体的自由基性质研究
4.4.1 D-A型受体材料的ESR分析
4.4.2 IDI和 IDIC受体材料的醌式结构分析
4.4.3 理论计算
4.5 给体和受体的自由基特性与器件性能关系的研究
4.5.1 给体的自由基强度与荧光量子产率的关系
4.5.2 受体的自由基与PL淬灭荧光关系
4.5.3 受体的自由基与光伏器件性能的关系
4.6 本章小结
结论与展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3743731
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 有机窄带隙半导体材料设计策略概述
1.3 含有醌式结构的醌式多环芳烃的性质及应用研究
1.3.1 窄带隙醌式多环芳烃的概述
1.3.2 窄带隙醌式多环芳烃电子基态的研究
1.3.3 窄带隙醌式多环芳烃的应用
1.4 D-A结构的窄带隙分子的性质及应用研究
1.4.1 D-A结构的窄带隙分子的概述
1.4.2 掺杂型自由基研究
1.4.3 D-A窄带隙分子自由基及其基态的研究
1.4.4 D-A型有机窄带隙半导体的应用
1.5 本论文的研究意义、内容及创新之处
1.5.1 本文研究意义
1.5.2 本论文的研究内容
1.5.3 本论文的创新性
第二章 实验方法与技术
2.1 引言
2.2 主要药品试剂及实验仪器
2.3 基本结构表征及测试方法
2.3.1 常温1H核磁测试(1H-NMR)
2.3.2 紫外-可见光-近红外吸收光谱(UV-vis-NIR)
2.3.3 电化学测试(CV)
2.3.4 绝对荧光量子产率(PLQY)
2.4 自由基及磁学性能测试
2.4.1 变温1H核磁测试(VT-NMR)
2.4.2 电子顺磁共振测试(ESR)
2.4.3 变温顺磁共振测试(VT-ESR)
2.4.4 超导量子干涉测试(SQUID)
2.4.5 磁滞回线测试(M-H)
2.4.6 质子激发X射线荧光分析(PIXE)
2.5 X射线晶体衍射及理论计算
2.5.1 X射线晶体衍射
2.5.2 理论计算
2.6 聚集效应实验
2.6.1 混合溶剂聚集实验
2.6.2 溶剂效应排除实验
第三章 基于DPP单元的D-A型窄带隙有机半导体的聚集诱导自由基的研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 原料与试剂
3.2.2 DPP系列分子的合成
3.2.3 DPP和BT系列分子的合成
3.2.4 基本结构表征及测试方法
3.3 材料的基本结构表征
3.3.1 紫外-可见光-近红外吸收光谱测试(UV-vis-NIR)
3.3.2 电化学特性(CV)
3.4 材料的自由基特性表征
3.4.1 常温电子顺磁共振(ESR)
3.4.2 常温NMR表征及自由基指数理论计算
3.5 基于DPP单元的D-A型分子醌式-双自由基结构的表征
3.5.1 X-射线晶体解析
3.5.2 理论计算
3.6 基于DPP单元的D-A型窄带隙材料电子基态表征
3.6.1 变温核磁(VT-NMR)
3.6.2 变温顺磁共振(VT-ESR)
3.6.3 SQUID表征
3.6.4 常温磁化曲线(M-H)
3.7 聚集态与自由基信号关系的探究
3.7.1 溶液聚集态与自由基信号关系
3.7.2 聚集诱导自由基机理
3.8 本章小结
第四章 D-A型给、受体光伏材料的醌式-双自由基结构的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与材料
4.2.2 实验测试方法
4.3 D-A型给体自由基性质研究
4.3.1 给体常温ESR表征
4.3.2 BTR的理论计算
4.3.3 BTR给体的电子基态的分析
4.3.4 溶液聚集态与分子自由基的关系
4.4 D-A型受体的自由基性质研究
4.4.1 D-A型受体材料的ESR分析
4.4.2 IDI和 IDIC受体材料的醌式结构分析
4.4.3 理论计算
4.5 给体和受体的自由基特性与器件性能关系的研究
4.5.1 给体的自由基强度与荧光量子产率的关系
4.5.2 受体的自由基与PL淬灭荧光关系
4.5.3 受体的自由基与光伏器件性能的关系
4.6 本章小结
结论与展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3743731
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3743731.html
教材专著
