均三嗪橋連階梯式能級(jí)有機(jī)光電材料的合成及性能研究.pdf

1、受綠色植物光合作用啟發(fā)，本論文合成了兩種具有階梯式能級(jí)的新型D-A1-A2化合物吲哚啉-均三嗪-富勒烯（YD-TRC-ABF）和吲哚啉-均三嗪-蒽醌（YD-TRC-AEAQ），以及二元體系吲哚啉-均三嗪（YD-TRC）。通過(guò)1H NMR和質(zhì)譜對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征確認(rèn)，利用紫外-可見(jiàn)吸收光譜，穩(wěn)態(tài)熒光光譜，循環(huán)伏安，瞬態(tài)熒光光譜等手段對(duì)其光譜性能及電化學(xué)性能進(jìn)行研究，研究結(jié)果表明這兩種化合物的LUMO能級(jí)都具有典型的階梯式能級(jí)，有利于電子從給

2、體基團(tuán)轉(zhuǎn)移至第一電子受體基團(tuán)，再轉(zhuǎn)移至第二電子受體基團(tuán)，而由于受體基團(tuán)的HOMO能級(jí)低于電子給體基團(tuán)的HOMO能級(jí)，能夠發(fā)生空穴從電子受體基團(tuán)到電子給體基團(tuán)的轉(zhuǎn)移。利用納秒瞬態(tài)吸收光譜對(duì)兩種化合物的電荷分離態(tài)以及三線態(tài)情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明YD-TRC-ABF的電荷分離態(tài)與三線態(tài)同時(shí)存在，電荷分離態(tài)的壽命長(zhǎng)達(dá)7.9μs，而三線態(tài)壽命長(zhǎng)達(dá)24.9μs，電荷分離態(tài)壽命是已報(bào)道的富勒烯類(lèi)化合物所不能比的。同時(shí)YD-TRC-AEAQ也達(dá)到了長(zhǎng)達(dá)

3、670 ns的電荷分離態(tài)壽命。
　　為了研究電荷分離態(tài)壽命與其應(yīng)用時(shí)光電轉(zhuǎn)化效率之間的關(guān)系，本論文將新合成的三個(gè)化合物YD-TRC，YD-TRC-ABF，YD-TRC-AEAQ與本課題組已報(bào)道的兩種化合物MTPA-TRC，MTPA-TRC-AEAQ分別做成全固態(tài)單層有機(jī)太陽(yáng)能能電池，在相同條件下檢測(cè)其光電轉(zhuǎn)化效率。研究結(jié)果顯示具有長(zhǎng)壽命電荷分離態(tài)的YD-TRC-ABF（7.9μ s，0.73％）的光電轉(zhuǎn)化效率高于YD-TRC-AE

4、AQ（670 ns，0.60%）和二元體系YD-TRC（670 ns，0.04%），同樣地，MTPA-TRC-AEAQ（650 ns，0.77%）的光電轉(zhuǎn)化效率高于MTPA-TRC（80 ns，0.05%）。以上結(jié)果揭示電荷分離態(tài)壽命對(duì)光電轉(zhuǎn)化效率具有重要的影響，在相同的D-A母體構(gòu)型中，延長(zhǎng)電荷分離態(tài)壽命能夠提高光電轉(zhuǎn)化效率。
　　另外，計(jì)算化學(xué)研究結(jié)果表明強(qiáng)吸電子基團(tuán)氰基對(duì)降低最高已占軌道能級(jí)（HOMO），最低未占軌道能級(jí)（L