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、能源危機和環(huán)境污染已經(jīng)成為當今社會面臨的亟需解決的問題。因此，作為一種清潔能源，太陽能得到了大力開發(fā)，通過太陽能電池可以將太陽能有效地轉(zhuǎn)化為電能。Shockley-Queisser理論限制指出單結(jié)太陽能電池的效率最高只有32％，因為有一部分光子未被吸收且被吸收了的光子中高于吸收帶隙的能量轉(zhuǎn)化成了熱能。理論表明，如果通過“量子剪裁”將一個高能量的光子剪裁成兩個低能量的光子，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率可以提高到45％，在有機分子中稱之為單線態(tài)

2、裂分(SF)過程。SF是一個自旋允許的過程，它是一個處于單重激發(fā)態(tài)的分子和鄰近的基態(tài)分子相互作用產(chǎn)生兩個三重態(tài)激子的過程。因此，利用SF過程來提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率是一個可行的辦法。
　　并四苯作為一種常見的有機小分子，在有機太陽能電池(OSCs)，有機場效應晶體管(OFETs)，有機發(fā)光二極管(OLEDs)等方面具有廣泛應用。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，是一個非常有意義的體系。目前關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，也取得了一定的進展。但是，并四苯的穩(wěn)定性很差，在光和氧氣存在時極易發(fā)生降解。因此在研究過程中，人們嘗試通過在分子骨架上引入各種取代基來改善它們的穩(wěn)定性和溶解性。實驗結(jié)果和理論計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?；诖耍菊撐牡闹饕芯績?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、簡化了合成方法，提高的產(chǎn)物效率。并通過紫外-可見吸收光譜，穩(wěn)態(tài)熒光光譜，時間分辨熒光光譜對氰基取代并四苯在溶液中的光物理性質(zhì)深入探究，說明了取代基數(shù)目和位置對光物理性質(zhì)的影響。同時，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)，并與溶液中了進行對比。實驗結(jié)果表明，氰基取代的并四苯薄膜中沒有檢測到延遲熒光，說明不存在SF現(xiàn)象。原因是由于分子間強的耦合作用形成了激基復合物，與SF是競爭過程。
　　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)相互作用相對苯環(huán)橋聯(lián)的并四苯二聚體明顯增強。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)主要通過熒光發(fā)射的途徑衰減，并不是SF過程。實驗結(jié)果表明雖然都是相似的正交構(gòu)型，不同長度并苯的二聚體會表現(xiàn)出不同的光物理性質(zhì)，這對研究新的并苯類的SF材料是非常有利的。
　　三