基于蒽醌和三苯胺的红色延迟荧光材料

通过Suzuki反应,在电子受体基团蒽醌（AQ）的α-位引入电子给体基团三苯胺（TPA）,合成了三种红色延迟荧光材料(1-TPA-AQ,1,4-2TPA-AQ和1,8-2TPA-AQ),目标化合物的结构经核磁、质谱和元素分析确证。通过理论计算、紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱、荧光发射光谱和循环伏安（CV）测试,系统地考察了三种化合物的光物理和电化学性质。结果表明,三种化合物的单线态-三线态能级差(ΔEST)分别为0.08,0.09和0.06 eV,最高占有分子轨道（HOMO）能级分别为-5.26,-5.23和-5.27 eV,最低未占分子轨道（LUMO）能级分别为-3.14,-3.10和-3.10 eV。 1-TPA-AQ,1,4-2TPA-AQ和1,8-2TPA-AQ在薄膜中的荧光发射波长分别为648,649和636 nm,延迟荧光寿命分别1.6,2.6和2.1 μs ,三者均可作为红色延迟荧光材料。     

新型菲醌类染料的合成及性能

设计合成了以含有丙二腈基团的菲醌结构为电子受体、三苯胺或N,N-二(4-正丁基苯基)苯胺结构为电子给体的D-A-D型纯有机功能染料(Ⅳ和Ⅴ)。利用紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱、循环伏安曲线及理论计算对该类染料及其前体的光学、电化学性质进行了研究。结果表明,染料Ⅳ和Ⅴ在可见光区域均有较宽的吸收带和发射带,其最大吸收波长分别为581和605 nm,最大发射波长分别为442和472 nm;相对于HOMO能级,丙二腈基团的引入对LUMO能级的影响更大。     

基于三苯胺的D-A-π-A-D型化合物的合成及光物理性能

以甲氧基三苯胺为电子供体,苯并噻二唑为电子受体,咔唑为共轭π桥,通过三步Suzuki偶联反应合成了D-A-π-A-D型荧光化合物4,4′-[(7,7′-9 H-咔唑-2,7-)-二(苯并噻二唑-7,4-)]-二(N,N-二(4-甲氧基苯基))苯胺(DTB-CZ),并用1HNMR、¹³CNMR、MALDI-TOF等手段对其结构进行表征。研究了它的光谱性能、电化学性能、轨道能级和热性能,并与D-π-D型化合物2TPA-CZ1的性能进行了比较。初步探索了DTB-CZ作为空穴传输材料在PSC中的应用。研究结果表明,DTB-CZ在甲苯溶液中的最大吸收波长为479 nm,最大发射波长为608 nm,在薄膜状态下最大吸收波长为495 nm,HOMO/LUMO能级为-4.91/-2.82 eV,带隙值为2.09 eV,热分解温度(T_5d)为449.6℃,玻璃化转变温度(T_g)为143.1℃。相比2TPA-CZ1,在甲苯溶液中吸收和发射波长分别红移了104、182 nm,在薄膜状态下吸收波长红移109 nm;带隙值降低0.84 eV;T 5d和T g分别提高了9.6、24.7℃。结果表明,苯并噻二唑的引入,使化合物的共轭程度增大,带隙值降低,使得吸收和发射波长红移,使其具有更好的热稳定性和形态稳定性。     

基于蒽醌和三苯胺的红色延迟荧光材料

通过Suzuki反应,在电子受体基团蒽醌(AQ)的α-位引入电子给体基团三苯胺(TPA),合成了3种红色延迟荧光材料(1-TPA-AQ,1,4-2TPA-AQ和1,8-2TPA-AQ),目标化合物的结构经核磁、质谱和元素分析确证。通过理论计算、紫外-可见(UV-vis)吸收光谱、荧光发射光谱和循环伏安(CV)测试,系统地考察了3种化合物的光物理和电化学性质。结果表明,3种化合物的单线态-三线态能级差(ΔEST)分别为0.08、0.09和0.06 e V,最高占有分子轨道(HOMO)能级分别为–5.26、–5.23和–5.27 e V,最低未占分子轨道(LUMO)能级分别为–3.14、–3.10和–3.10 e V。1-TPA-AQ,1,4-2TPA-AQ和1,8-2TPA-AQ在薄膜中的荧光发射波长分别为648、649和636 nm,延迟荧光寿命分别为1.6、2.6和2.1μs,三者均可作为红色延迟荧光材料。     

7-二芳氨基香豆素类荧光染料的合成及光谱性能

以7-二芳氨基香豆素为电子给体,联噻吩和联苯噻吩为π桥,氰乙酸为电子受体设计合成了两个“D-π-A”型香豆素类光敏染料,通过核磁共振氢谱及高分辨质谱测定,确认其化学结构,测定了其紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱。采用密度泛函理论-高斯密度泛函（DFT-B3LYP/6-31G(d)）对化合物进行几何优化,并进一步用TD-DFT方法计算得到吸收光谱和发射光谱,分析了构效关系。结果表明,与二苯氨基香豆素光敏染料相比,二芴氨基香豆素光敏染料的基态能级差分别由2.49 eV和2.62 eV减小至2.31 eV和2.49 eV;激发态能级差也相应减小了0.52 eV和0.42 eV;与以联苯噻吩为π桥的光敏染料相比,以联噻吩为π桥的光敏染料具有更好的分子平面性,最大吸收波长分别红移19 nm和4 nm,发射波长则分别红移16 nm和9 nm。     

7-二芳氨基香豆素类光敏染料的合成及光谱性能

以7-二芳氨基香豆素为电子给体,联噻吩或联苯噻吩为π桥,氰乙酸为电子受体设计合成了两个"D-π-A"型香豆素类光敏染料(Ⅴ1和Ⅴ2),通过核磁共振氢谱及高分辨质谱测定,确认其化学结构,测定了其紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱。采用密度泛函理论-高斯密度泛函〔DFT-B3LYP/6-31G(d)〕对化合物进行几何优化,并进一步用TD-DFT方法计算得到吸收光谱和发射光谱,分析了构效关系。结果表明,与7-二苯氨基香豆素光敏染料(Ⅴ_3和Ⅴ_4)相比,7-二芴氨基香豆素光敏染料(Ⅴ_1和Ⅴ_2)的基态能级差分别由2.49 eV和2.62 eV减小至2.31 eV和2.49 eV;激发态能级差也相应减小了0.52 eV和0.42 eV;与以联苯噻吩为π桥的光敏染料(Ⅴ_2和Ⅴ_4)相比,以联噻吩为π桥的光敏染料(Ⅴ_1和Ⅴ_3)具有更好的分子平面性,最大吸收波长分别红移4nm和19 nm,发射波长则分别红移9 nm和16 nm。     

三苯胺-alt-4,7-二(3-己基噻吩)-[2,1,3]苯并噻二唑共聚物的合成及表征

通过Suzuki偶联聚合反应,合成了一类新型低带隙交替共聚物-三苯胺-alt-4,7-二(3-己基噻吩)-[2,1,3]苯并噻二唑 (PTPADHDBT).聚合物数均分子量Mn=9420,分散系数Mw/Mn=3.2.PTPADHDBT溶液的两个吸收峰分别位于355nm与514nm, 光学带隙为2.02eV.而聚合物薄膜的吸收峰分别位于356nm与523nm,与溶液中的吸收峰相比红移了9nm;聚合物溶液和薄膜的荧光发射峰分别为677nm和683nm,与溶液的发射峰相比,薄膜的荧光发射峰红移了6nm.     

用于染料敏化太阳能电池的苊并吡嗪类染料的设计与合成，

以吡嗪环作为吸电子基团,单羧基为连接基团,选用不同的芳环供电基团设计合成了3个苊并吡嗪类染料敏化太阳能电池(DSSC)染料。其中,以二苯胺为供电基的染料Va性能最好,主要吸光范围是400~500 nm,ELUMO为-1.10 eV,远负于TiO2的导带能级-0.5 eV,说明染料的激发态电子注入到纳米TiO2的导带在热力学上是可行的;EHOMO为1.31 eV,远正于I-/I3-的氧化还原电位0.4 eV,说明处于氧化态的染料分子从氧化还原电对得到电子再生。光电转换效率最高为3.06%,达到经典染料N719效率的43%。     

非线性光学偶氮分子的合成和跃迁偶极矩的测定

以对硝基苯胺、苯胺、5 氨基嘧啶和N,N 二羟乙基苯胺为原料通过两步重氮化-偶合反应合成了两种给体-受体型非线性光学偶氮分子,用红外光谱、核磁共振、熔点、紫外光谱进行了表征,测定了分子的跃迁偶极矩,两个化合物的跃迁偶极矩分别为7 12D和8 76D,它们在不同极性溶剂中表现出明显的溶致变色效应,紫外吸收最大位移分别达到20nm和15nm。     

席夫碱锌酞菁的合成及性能

以4-硝基邻苯二甲腈为主要原料,合成两种席夫碱锌酞菁:2(3),9(10),16(17),23(24)-四(4-苯亚胺苯氧基)锌酞菁(C84H52N12O4Zn)(APc)和2(3)-[(2-甲基-8-羟基喹啉基]-9(10),16(17),23(24)-三(4-苯亚胺苯氧基)锌酞菁(C81H50N12O4Zn)(BPc)。通过核磁、红外、紫外、元素分析手段对其结构进行表征。结果表明,浓度在1.499×10-5~2.407×10-5mol/L时,APc有J聚集存在,而BPc在所测浓度范围内不发生聚集;APc和BPc的Q带的最大吸收峰分别在672 nm和676 nm,与无取代的酞菁锌669 nm相比,明显红移。采用循环伏安法对其电化学性质和能级结构进行研究,这两种锌酞菁的LUMO(-5.411 eV,-5.384 eV)和HOMO(-4.214 eV,-4.210 eV)与纳米TiO2导带能级匹配。     

基于芴与三苯胺取代间苯共聚物的稳定蓝光材料的合成及性能研究

通过Suzuki缩聚法合成了9,9二-辛基芴与4-(N,N二-苯胺)-3,5二-溴联苯的一系列无规和交替共聚物.研究了其紫外可见光吸收、光致发光和电致发光性能。实验结果表明:当间苯连接的三苯胺(TPA)衍生物含量大于5%时,共聚物溶液和固态薄膜的紫外吸收光谱和光致发射光谱发生了不同程度的蓝移,并且随着TPA衍生物含量的增加,光谱的蓝移程度加大。间苯含量为10%时,以该共聚物PFO-TPA10为发光层的电致发光器件,在电压7V至13V之间光谱具有很好的稳定性,未观察到聚芴excimer发射。6V下的色坐标为(0.17,0.06),半峰宽为27nm,器件的最大外量子效率为0.72%。     

席夫碱锌酞菁的合成及其性能研究

以4-硝基邻苯二甲腈为主要原料,合成两种席夫碱锌酞菁：2(3),9(10),16(17),23(24)-四(4-苯亚胺苯氧基)锌酞菁(C84H52N12O4Zn)(APc)和2(3)-[(2-甲基-8-羟基喹啉基]-9(10),16(17),23(24)-三(4-苯亚胺苯氧基)锌酞菁(C81H50N12O4Zn)(BPc)。通过核磁、红外、紫外、元素分析等手段对其结构进行表征。结果表明：浓度在1.499×10-5～2.407×10-5 mol/L时,APc有J聚集存在,而BPc在所测浓度范围内不发生聚集;APc和BPc的Q带的最大吸收峰分别在672nm和676nm,与无取代的酞菁锌669nm相比,明显红移。采用循环伏安法对其电化学性质和能级结构进行研究,这两种锌酞菁的LUMO(－5.411 eV,－5.384 eV)和HOMO(－4.214 eV,－4.210 eV)与纳米TiO2 导带能级匹配。     

两种三苯胺衍生物的合成及其光谱性质研究

以三苯胺为起始原料,经过甲酰化反应、Claisen-Schmidt反应和Knoevenagel反应,较高产率地合成了两种具有D-A-D型结构的三苯胺衍生物。光谱分析发现,两种化合物的最大吸收波长分别位于450 nm和506 nm,对应的最大发射波长分别位于558 nm和633 nm,二者都具有较大的斯托克斯位移,从而有利于荧光材料的应用。     

苯基席夫碱取代锌酞菁的合成与性能研究

以AlCl3/Et3N为催化剂,4-氨基邻苯二甲腈、4-甲基苯甲醛和4-甲氧基苯甲醛为主要原料,制得两种苯基席夫碱取代邻苯二甲腈,经四聚反应生成2(3), 9(10), 16(17), 23(24)-四-(4-甲基-苯亚胺基)锌酞菁(SPc)和2(3), 9(10), 16(17), 23(24)-四-(4-甲氧基-苯亚胺基)锌酞菁(SOPc)。利用IR、1HNMR、13CNMR和元素分析对其结构进行了表征,并通过UV-Vis光谱、循环伏安法检测其性能。结果表明：SPc和SOPc的Q带相比于无取代酞菁分别红移了35 nm和43 nm,在450~600 nm范围内具有较弱吸收。SPc 和SOPc在0.002~0.010 mmol/L DMF溶液中,主要以单体形式存在,无聚集。用循环伏安法研究合成酞菁的氧化还原性质,结果表明：SPc和SOPc的ELUMO值分别为-3.24 eV、 -3.29eV,EHOMO值分别为-4.88eV、-4.71eV,且SPc和SOPc的能级结构与纳米TiO2的导带能级结构相匹配。     

三苯胺研究进展

综述了三苯胺(TPA)的应用与合成方法。通过分析和比较,认为在铜粉催化下,二苯胺与碘苯反应是工业生产TPA的首选路线。     

哌嗪修饰的2,2':6',2'-三联吡啶衍生物的合成及光物理性质

设计合成了一系列以哌嗪为电子给体(electron donor),2,2'∶6',2'-三联吡啶为电子受体(electron acceptor)的含有电子给体-受体结构(D-A)的化合物MPTPY、EPTPY和PPTPY。通过核磁共振对其结构进行了表征,并详细研究了其紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱。结果表明,MPTPY在294 nm、340 nm附近有强吸收峰,而EPTPY及PPTPY的吸收峰分别在298 nm、341 nm及300 nm、344 nm附近,三者在室温下荧光发射峰分别位于441 nm、432 nm和445 nm附近。这类含D-A结构分子的光谱性质表现出对溶剂极性的依赖性,相对于其在甲苯中的荧光发射峰,MPTPY和EPTPY在甲醇中的荧光发射峰分别红移了94 nm和79 nm。     

新型含有多氰基受体单元的近红外敏化染料的合成及其光伏性能研究

本文分别以三苯胺、二甲基苯胺和吲哚啉单元为电子给体,设计并合成了3个新型D-π-A体系近红外敏化染料分子5C-1、5C-2和5C-3,并对其结构进行了表征,详细研究了在溶液中以及吸附到电极上的吸收光谱.该系列敏化染料在550—850 nm之间具有较强的吸收,尤其5C-3的吸收边带已达到954 nm.当该系列敏化染料吸附到Ti O2上时,吸收边带大幅红移,显示有利于染料捕获长波段区域的太阳光.通过循环伏安法,测定了染料的电化学性质,发现该系列敏化染料的最低未占有轨道(LUMO)能级与Ti O2导带并不匹配,因此选用导带能级更正的SnO2作为阳极半导体材料进一步测试了该系列染料的光电性能,以发展具有优良性能的长波段响应的近红外敏化剂.     

高效率蓝光“热”激子材料的分子设计

为了提高蓝光材料的量子效率,以蒽(AN)分子为发光核,一侧分别选取电子给体基团吩噁嗪,电子受体基团1,3,3a~1,4,6,7,9-七氮杂菲,另一侧连接具有不同给电子能力的三苯胺,二苯胺,9,3′:6′,9″-三咔唑,构建出了一系列蓝光分子。对这一系列分子进行构型优化,且针对其吸收和发射光谱以及激发态性质进行模拟分析。结果表明,AN一侧与吩噁嗪基团连接另一侧分别与三苯胺,二苯胺和9,3′:6′,9″-三咔唑连接所构建的蓝光分子不但具有较好的荧光效率并且具备"热"激子材料的显著特征,有可能发展成为高效率的蓝光"热"激子材料。     

4-硝基-4′-N,N-二(2-羟丙基)氨基偶氮苯的合成与表征

以苯胺、环氧丙烷为原料制备了N,N 二(2 羟丙基)苯胺(NHPPA),然后NHPPA与对硝基苯胺通过重氮偶合反应制备了一种具有推拉电子结构的偶氮化合物4 硝基 4′ N,N 二(2 羟丙基)氨基偶氮苯(NHPA)。用元素分析、核磁共振、红外光谱分析了NHPA的结构,用紫外可见光谱研究了NHPA的吸收特性,在260和400nm附近发现特征吸收峰。并探讨了反应时间以及苯胺与环氧丙烷的量比对N,N 二(2 羟丙基)苯胺产率的影响,发现适宜的反应条件为:n(苯胺)∶n(环氧丙烷)=1 0∶2 3,反应时间为4h,相对于苯胺的产率可达92%。     

4-硝基-4′-N,N-二(2-羟丙基)氨基偶氮苯的合成与表征

以苯胺、环氧丙烷为原料制备了N,N 二(2 羟丙基)苯胺(NHPPA),然后NHPPA与对硝基苯胺通过重氮偶合反应制备了一种具有推拉电子结构的偶氮化合物4 硝基 4′ N,N 二(2 羟丙基)氨基偶氮苯(NHPA)。用元素分析、核磁共振、红外光谱分析了NHPA的结构,用紫外可见光谱研究了NHPA的吸收特性,在260和400nm附近发现特征吸收峰。并探讨了反应时间以及苯胺与环氧丙烷的量比对N,N 二(2 羟丙基)苯胺产率的影响,发现适宜的反应条件为:n(苯胺)∶n(环氧丙烷)=1 0∶2 3,反应时间为4h,相对于苯胺的产率可达92%。