氰基取代并四苯衍生物的合成及光物理性質(zhì)的研究.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)面臨的亟需解決的問(wèn)題。因此，作為一種清潔能源，太陽(yáng)能得到了大力開發(fā)，通過(guò)太陽(yáng)能電池可以將太陽(yáng)能有效地轉(zhuǎn)化為電能。Shockley-Queisser理論限制指出單結(jié)太陽(yáng)能電池的效率最高只有32％，因?yàn)橛幸徊糠止庾游幢晃涨冶晃樟说墓庾又懈哂谖諑兜哪芰哭D(zhuǎn)化成了熱能。理論表明，如果通過(guò)“量子剪裁”將一個(gè)高能量的光子剪裁成兩個(gè)低能量的光子，太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率可以提高到45％，在有機(jī)分子中稱之為單線態(tài)

2、裂分(SF)過(guò)程。SF是一個(gè)自旋允許的過(guò)程，它是一個(gè)處于單重激發(fā)態(tài)的分子和鄰近的基態(tài)分子相互作用產(chǎn)生兩個(gè)三重態(tài)激子的過(guò)程。因此，利用SF過(guò)程來(lái)提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率是一個(gè)可行的辦法。
　　并四苯作為一種常見(jiàn)的有機(jī)小分子，在有機(jī)太陽(yáng)能電池(OSCs)，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFETs)，有機(jī)發(fā)光二極管(OLEDs)等方面具有廣泛應(yīng)用。并四苯及其衍生物的光物理性質(zhì)的研究主要集中在固態(tài)薄膜、晶體以及低聚體（二聚體、三聚體）。尤其是二聚

3、體，作為SF可發(fā)生的最小結(jié)構(gòu)單元，是一個(gè)非常有意義的體系。目前關(guān)于并四苯及其衍生物SF方面的研究已經(jīng)開展了大量的工作，也取得了一定的進(jìn)展。但是，并四苯的穩(wěn)定性很差，在光和氧氣存在時(shí)極易發(fā)生降解。因此在研究過(guò)程中，人們嘗試通過(guò)在分子骨架上引入各種取代基來(lái)改善它們的穩(wěn)定性和溶解性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算都表明引入氰基可以有效地提高并四苯的穩(wěn)定性和溶解性?；诖?，本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　一、采用新的方法合成了氰基取代的并四苯衍生物，

4、簡(jiǎn)化了合成方法，提高的產(chǎn)物效率。并通過(guò)紫外-可見(jiàn)吸收光譜，穩(wěn)態(tài)熒光光譜，時(shí)間分辨熒光光譜對(duì)氰基取代并四苯在溶液中的光物理性質(zhì)深入探究，說(shuō)明了取代基數(shù)目和位置對(duì)光物理性質(zhì)的影響。同時(shí)，研究了幾種化合物在真空蒸鍍薄膜中的結(jié)構(gòu)與光物理性質(zhì)，并與溶液中了進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氰基取代的并四苯薄膜中沒(méi)有檢測(cè)到延遲熒光，說(shuō)明不存在SF現(xiàn)象。原因是由于分子間強(qiáng)的耦合作用形成了激基復(fù)合物，與SF是競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程。
　　二、首次成功合成了碳碳單鍵直接相

5、連的并四苯二聚體，其穩(wěn)定性與并四苯相比顯著提高。該二聚體中并四苯單元之間的基態(tài)相互作用相對(duì)苯環(huán)橋聯(lián)的并四苯二聚體明顯增強(qiáng)。直接相連的二聚體激發(fā)態(tài)離域在并四苯上，與電荷轉(zhuǎn)移（CT)態(tài)相互混合，這與正交的并五苯二聚體相似，但與蒽的二聚體差別較大。該二聚體的激發(fā)態(tài)主要通過(guò)熒光發(fā)射的途徑衰減，并不是SF過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明雖然都是相似的正交構(gòu)型，不同長(zhǎng)度并苯的二聚體會(huì)表現(xiàn)出不同的光物理性質(zhì)，這對(duì)研究新的并苯類的SF材料是非常有利的。
　　三