氰基取代并四苯衍生物的合成及光物理性质的研究

发布时间：2017-07-17 22:33

  本文关键词：氰基取代并四苯衍生物的合成及光物理性质的研究

  更多相关文章： 并四苯 单线态裂分 氰基 二聚体 光物理性质

【摘要】：能源危机和环境污染已经成为当今社会面临的亟需解决的问题。 因此,作为一种清洁能源,太阳能得到了大力开发,通过太阳能电池可以将太阳能有效地转化为电能。Shockley-Queisser理论限制指出单结太阳能电池的效率最高只有32%,因为有一部分光子未被吸收且被吸收了的光子中高于吸收带隙的能量转化成了热能。理论表明,如果通过“量子剪裁”将一个高能量的光子剪裁成两个低能量的光子,太阳能电池的光电转化效率可以提高到45%,在有机分子中称之为单线态裂分(SF)过程。SF是一个自旋允许的过程,它是一个处于单重激发态的分子和邻近的基态分子相互作用产生两个三重态激子的过程。因此,利用SF过程来提高太阳能电池的光电转化效率是一个可行的办法。并四苯作为一种常见的有机小分子,在有机太阳能电池(OSCs),有机场效应晶体管(OFETs),有机发光二极管(OLEDs)等方面具有广泛应用。并四苯及其衍生物的光物理性质的研究主要集中在固态薄膜、晶体以及低聚体(二聚体、三聚体)。尤其是二聚体,作为SF可发生的最小结构单元,是一个非常有意义的体系。目前关于并四苯及其衍生物SF方面的研究已经开展了大量的工作,也取得了一定的进展。但是,并四苯的稳定性很差,在光和氧气存在时极易发生降解。因此在研究过程中,人们尝试通过在分子骨架上引入各种取代基来改善它们的稳定性和溶解性。实验结果和理论计算都表明引入氰基可以有效地提高并四苯的稳定性和溶解性。基于此,本论文的主要研究内容如下：一、采用新的方法合成了氰基取代的并四苯衍生物,简化了合成方法,提高的产物效率。并通过紫外。可见吸收光谱,稳态荧光光谱,时间分辨荧光光谱对氰基取代并四苯在溶液中的光物理性质深入探究,说明了取代基数目和位置对光物理性质的影响。同时,研究了几种化合物在真空蒸镀薄膜中的结构与光物理性质,并与溶液中了进行对比。实验结果表明,氰基取代的并四苯薄膜中没有检测到延迟荧光,说明不存在SF现象。原因是由于分子间强的耦合作用形成了激基复合物,与SF是竞争过程。二、我们首次成功合成了碳碳单键直接相连的并四苯二聚体,其稳定性与并四苯相比显著提高。该二聚体中并四苯单元之间的基态相互作用相对苯环桥联的并四苯二聚体明显增强。直接相连的二聚体激发态离域在并四苯上,与电荷转移(CT)。态相互混合,这与正交的并五苯二聚体相似,但与蒽的二聚体差别较大。该二聚体的激发态主要通过荧光发射的途径衰减,并不是SF过程。实验结果表明虽然都是相似的正交构型,不同长度并苯的二聚体会表现出不同的光物理性质,这对我们研究新的并苯类的SF材料是非常有利的。三、块键连接的并四苯二聚体具有良好的平面结构,而且能为π电子的相互作用提供有利的渠道。同时,炔键作为强吸电子基团,也可以提高二聚体的稳定性。本章主要简单介绍炔键连接的并四苯二聚体的合成方法及其光物理性质。重点比较单体与二聚体的光物理性质的区别,旨在揭示炔基的引入对单体及二聚体产生的影响,为今后研究并四苯一类的材料提供参考。综上,通过对氰基取代并四苯衍生物光物理性质的研究,有利于今后进一步探索SF过程及其机理。
【关键词】：并四苯 单线态裂分 氰基 二聚体 光物理性质
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O625
【目录】：

• 中文摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 缩写12-13
• 第一章 绪论13-40
• 1.1 概述13-14
• 1.2 并四苯衍生物的合成及性质14-20
• 1.3 单线态裂分20-31
• 参考文献31-40
• 第二章 氰基取代并四苯的合成及光物理性质40-59
• 2.1 引言40
• 2.2 实验部分40-46
• 2.3 结果与讨论46-53
• 2.4 本章小结53-54
• 参考文献54-59
• 第三章 单键连接的并四苯二聚体的合成及光物理性质研究59-79
• 3.1 引言59
• 3.2. 实验部分59-61
• 3.3 结果与讨论61-72
• 3.4 本章小结72-73
• 参考文献73-79
• 第四章 炔键连接的并四苯二聚体的合成及光物理性质的研究79-89
• 4.1 引言79
• 4.2 实验部分79-82
• 4.3 结果与讨论82-85
• 4.4 本章小结85-86
• 参考文献86-89
• 硕士期间发表论文89-90
• 致谢90-91
• 附录91-98
• 学位论文评阅及答辩情况表98

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本文编号：554950