新型D-A型分子材料的制備及光電性質(zhì)研究.pdf

1、最近幾年來(lái)，含TTF官能團(tuán)的D-A型(donor-acceptor)材料被廣泛地應(yīng)用于分子電子器件、化學(xué)傳感器、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)光伏器件等。由于D-A型材料存在特殊的分子內(nèi)電荷耦合作用，因此，可以通過(guò)合理設(shè)計(jì)材料的給體和受體來(lái)調(diào)節(jié)D-A型材料自身的電子結(jié)構(gòu)和能級(jí)，并產(chǎn)生特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)。
　　本文對(duì)一系列基于TTF電子給體的D-A型材料(TM1-TM11,LM1-LM2)進(jìn)行了光電性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)或理論研究，希望該類(lèi)材料能潛在

2、地應(yīng)用于分子電子器件、化學(xué)傳感器、離子通道、有機(jī)半導(dǎo)體納米器件和染料敏化太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。
　　對(duì)共軛結(jié)構(gòu)的D-A型材料TM1-TM4進(jìn)行了溶液體系的研究(電化學(xué)、吸收、熒光、自組裝等)和理論研究(DFT,TD-DFT)。電化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)材料TM1-TM4給受體之間存在較強(qiáng)的分子內(nèi)電荷相互作用；UV-Vis測(cè)試表明該類(lèi)D-A型材料存在分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象；TM1和TM3可以自組裝為規(guī)則的線狀或帶狀納米結(jié)構(gòu)，而TM4自組裝結(jié)構(gòu)為無(wú)序化的

3、樹(shù)根狀結(jié)構(gòu)。DFT和TD-DFT的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)一致，并解釋了材料的電化學(xué)、光譜、熒光、自組裝等相關(guān)性質(zhì)。
　　設(shè)計(jì)合成了具有配位官能團(tuán)的TTF衍生物TM5-TM8。電化學(xué)測(cè)試和光譜性質(zhì)表明這類(lèi)材料存在給-受體之間的電荷耦合作用和分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。因該類(lèi)材料具備配位官能團(tuán)，可以與金屬離子發(fā)生配位作用，并產(chǎn)生特定的光譜位移。因此，這類(lèi)材料可以作為潛在的化學(xué)傳感材料。
　　對(duì)TTF官能團(tuán)修飾的三芳胺染料(LM1-LM2)進(jìn)行了

4、DFT和TD-DFT的理論研究。計(jì)算結(jié)果表明材料LM1-LM2具有較好的共軛性能，有利于分子內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移。Mulliken電荷分析表明材料存在從TTF及三芳胺給體到氰乙酸受體的部分電荷轉(zhuǎn)移；能級(jí)分析發(fā)現(xiàn)LM1和LM2的LUMO能級(jí)分別為-2.58ev和-2.54ev，能確保電荷從激發(fā)態(tài)染料向二氧化鈦導(dǎo)帶的注入；而HOMO能級(jí)也低于碘電解質(zhì)的氧化還原電位，有利于氧化態(tài)染料的還原。與參比染料RD1-RD2相比，TTF修飾后的LM1-LM2染