论文部分内容阅读
刚性共轭大环分子具有独特的结构，使其具有良好的自组装和主客体化学方面的性质，并且有优良的光电性能。基于此，我们首次提出用大环结构来设计给体材料，也即把给体和受体单元引入共轭大环的环骨架中，做成D-A型大环分子。大环分子具有独特的空腔结构可以增大与富勒烯材料的接触面积，有利于光电流的产生。这一分子模型对于研究光伏器件活性层中给受体的界面与器件性能参数有非常重要的意义。 本论文所合成的TM大环分子的合成过程主要涉及的反应包括钯催化的Suzuki偶联反应、Eglinton-Glaser偶联反应和Sonogashira-Hagihara偶联反应。合成中所涉及的中间体和最终产物均经过1HNMR、13CNMR、GC-MS、MALDI-TOF-MS、IR等方法进行了解析和结构确认。用紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱、TGA和DSC研究大环分子的光学性质、热力学性质以及超分子化学性质。 1.TM大环分子是个富电子的共轭体系，大环分子可以与缺电子的C60和C70等富勒烯分子形成电子转移络合物。对比大环分子的荧光强度和加入 C60和 C70后的大环分子的荧光强度，可以发现随着C60和C70浓度的不断增加大环分子的荧光强度发生淬灭。通过理论计算可以计算出其络合常数。大环分子与C60的络合常数KTM-C60=2568，大环分子与C70的络合常数KTM-C70=9401。通过jobs滴定可以确定TM大环分子可以与C70和C60形成1：1的络合物。 2.热重分析法测得TM大环分子的5%的失重对应的温度是338℃，说明TM大环分子具有较好的稳定性，符合制备光伏器件的要求。通过DSC可以看出大环分子的熔融和结晶的相转变。 3.通过扫描隧道显微镜（STM）,可以看到大环分子的排列状态，从而研究大环分子的二维超分子行为。 4.光伏器件测试发现4D2A和3D2A两个大环分子的光电转化效率分别是2.66%和1.82%。两个大环仅仅在300-500nm有良好紫外吸收，3D2A的光电转化效率仍能达到2.66%，说明大环分子作为给体材料有着良好的光伏表现。