烷基化富勒烯衍生物自組裝及光電應用探索.pdf

1、目前，富勒烯研究是材料科學的一個前沿領域。富勒烯自身的結(jié)構(gòu)特性和光電性能受到學界的矚目，因此富勒烯的研究主要集中在自組裝微納結(jié)構(gòu)以及有機太陽能電池方面。而烷基化富勒烯衍生物的自組裝不同于富勒烯本身的自組裝過程。由于烷基的引入，富勒烯碳籠的空間對稱性受到破壞，同時取代基之間的相互作用進一步影響了富勒烯碳籠間的π-π堆積作用，因此新型烷基化富勒烯衍生物的合成，自組裝及光電性能的研究是一個全新的課題。本文考察烷基化富勒烯衍生物的結(jié)構(gòu)、溶液濃度

2、、溶劑種類等因素對可控形貌的合成及光電性質(zhì)的影響。
　　首先我們設計并合成了四種不同結(jié)構(gòu)的烷基化富勒烯衍生物，對產(chǎn)物進行了質(zhì)譜（MS）、核磁氫譜（1HNMR）來確定分子結(jié)構(gòu)。純化的樣品被用作自組裝實驗，內(nèi)容包括：不同衍生物濃度，不同溶劑體系等因素對烷基化富勒烯衍生物自組裝的影響。掃描電鏡（SEM）測試顯示烷基鏈在富勒烯分子上的位置變化對烷基化富勒烯自組裝存在一定的影響。烷基鏈處于間位位置的烷基化富勒烯衍生物C60-m-hexyl較

3、難得到規(guī)則形貌結(jié)構(gòu)，而烷基鏈處于對位位置的C60-p-hexyl容易自組裝形成規(guī)則的微結(jié)構(gòu)。同時與C60相比較，烷基化富勒烯形成的形貌都是以片層為基礎構(gòu)建形成的形貌，而裸C60分子則容易自組裝形成規(guī)則的體型結(jié)構(gòu)。在溶劑對自組裝的影響方面，烷基化富勒烯衍生物在良溶劑CCl4體系中較容易生成花或球狀結(jié)構(gòu)，而對應不良溶劑其碳鏈長度可以影響生成形貌的大小，SEM測試發(fā)現(xiàn)在CCl4體系中隨著不良溶劑碳鏈的增長，所形成的形貌尺寸逐漸減小。在C60-

4、p-hexyl與C60共組裝的實驗中，得到了與兩者單獨自組裝截然不同的形貌結(jié)構(gòu)。
　　對于烷基化富勒烯光電性能的探索，紫外可見吸收光譜顯示四種烷基化富勒烯相比于C60具有更強的光吸收能力。通過電化學測試顯示烷基化富勒烯衍生物具有良好的氧化還原可逆性。最后將C60-m-hexyl，C60-p-hexyl，C60-p-octyl、C60-p-hexylph四種衍生物應用于有機太陽能電池中，C60-m-hexyl作為受體材料的有機太陽能