新型雜環(huán)剛性共軛大環(huán)的合成及其性能研究.pdf

1、剛性共軛大環(huán)分子具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使其具有良好的自組裝和主客體化學(xué)方面的性質(zhì)，并且有優(yōu)良的光電性能?；诖耍覀兪状翁岢鲇么蟓h(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)給體材料，也即把給體和受體單元引入共軛大環(huán)的環(huán)骨架中，做成D-A型大環(huán)分子。大環(huán)分子具有獨(dú)特的空腔結(jié)構(gòu)可以增大與富勒烯材料的接觸面積，有利于光電流的產(chǎn)生。這一分子模型對(duì)于研究光伏器件活性層中給受體的界面與器件性能參數(shù)有非常重要的意義。
　　本論文所合成的TM大環(huán)分子的合成過(guò)程主要涉及的反應(yīng)包括鈀催化

2、的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)、Eglinton-Glaser偶聯(lián)反應(yīng)和Sonogashira-Hagihara偶聯(lián)反應(yīng)。合成中所涉及的中間體和最終產(chǎn)物均經(jīng)過(guò)1HNMR、13CNMR、GC-MS、MALDI-TOF-MS、IR等方法進(jìn)行了解析和結(jié)構(gòu)確認(rèn)。用紫外-可見(jiàn)吸收光譜、熒光發(fā)射光譜、TGA和DSC研究大環(huán)分子的光學(xué)性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)以及超分子化學(xué)性質(zhì)。
　　1.TM大環(huán)分子是個(gè)富電子的共軛體系，大環(huán)分子可以與缺電子的C60和C70等富

3、勒烯分子形成電子轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。對(duì)比大環(huán)分子的熒光強(qiáng)度和加入 C60和 C70后的大環(huán)分子的熒光強(qiáng)度，可以發(fā)現(xiàn)隨著C60和C70濃度的不斷增加大環(huán)分子的熒光強(qiáng)度發(fā)生淬滅。通過(guò)理論計(jì)算可以計(jì)算出其絡(luò)合常數(shù)。大環(huán)分子與C60的絡(luò)合常數(shù)KTM-C60=2568，大環(huán)分子與C70的絡(luò)合常數(shù)KTM-C70=9401。通過(guò)job's滴定可以確定TM大環(huán)分子可以與C70和C60形成1：1的絡(luò)合物。
　　2.熱重分析法測(cè)得TM大環(huán)分子的5%的失重對(duì)應(yīng)

4、的溫度是338℃，說(shuō)明TM大環(huán)分子具有較好的穩(wěn)定性，符合制備光伏器件的要求。通過(guò)DSC可以看出大環(huán)分子的熔融和結(jié)晶的相轉(zhuǎn)變。
　　3.通過(guò)掃描隧道顯微鏡（STM）,可以看到大環(huán)分子的排列狀態(tài)，從而研究大環(huán)分子的二維超分子行為。
　　4.光伏器件測(cè)試發(fā)現(xiàn)4D2A和3D2A兩個(gè)大環(huán)分子的光電轉(zhuǎn)化效率分別是2.66%和1.82%。兩個(gè)大環(huán)僅僅在300-500nm有良好紫外吸收，3D2A的光電轉(zhuǎn)化效率仍能達(dá)到2.66%，說(shuō)明大環(huán)分子