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最近几年来,含TTF官能团的D-A型(donor-acceptor)材料被广泛地应用于分子电子器件、化学传感器、有机场效应晶体管、有机光伏器件等。由于D-A型材料存在特殊的分子内电荷耦合作用,因此,可以通过合理设计材料的给体和受体来调节D-A型材料自身的电子结构和能级,并产生特殊的物理和化学性质。本文对一系列基于TTF电子给体的D-A型材料(TM1-TM11, LM1-LM2)进行了光电性质的实验或理论研究,希望该类材料能潜在地应用于分子电子器件、化学传感器、离子通道、有机半导体纳米器件和染料敏化太阳能电池等领域。1.对共轭结构的D-A型材料TM1-TM4进行了溶液体系的研究(电化学、吸收、荧光、自组装等)和理论研究(DFT, TD-DFT)。电化学研究发现材料TM1-TM4给受体之间存在较强的分子内电荷相互作用;UV-Vis测试表明该类D-A型材料存在分子内电荷转移现象;TM1和TM3可以自组装为规则的线状或带状纳米结构,而TM4自组装结构为无序化的树根状结构。DFT和TD-DFT的计算结果与实验一致,并解释了材料的电化学、光谱、荧光、自组装等相关性质。2.设计合成了具有配位官能团的TTF衍生物TM5-TM8。电化学测试和光谱性质表明这类材料存在给-受体之间的电荷耦合作用和分子内电荷转移现象。因该类材料具备配位官能团,可以与金属离子发生配位作用,并产生特定的光谱位移。因此,这类材料可以作为潜在的化学传感材料。3.对TTF官能团修饰的三芳胺染料(LM1-LM2)进行了DFT和TD-DFT的理论研究。计算结果表明材料LM1-LM2具有较好的共轭性能,有利于分子内的电荷转移。Mulliken电荷分析表明材料存在从TTF及三芳胺给体到氰乙酸受体的部分电荷转移;能级分析发现LM1和LM2的LUMO能级分别为-2.58ev和-2.54ev,能确保电荷从激发态染料向二氧化钛导带的注入;而HOMO能级也低于碘电解质的氧化还原电位,有利于氧化态染料的还原。与参比染料RD1-RD2相比,TTF修饰后的LM1-LM2染料具备与太阳光更为匹配的吸收光谱,有利于实现更高的光电转换效率。