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有机功能小分子、寡聚物和聚合物的设计、合成及应用研究

作　者: 蒋志韬
导　师: 吕萍
学　校: 浙江大学
专　业: 有机化学
关键词: 寡聚物 分子逻辑门 自组装 有机太阳能电池 光致荧光 Sonogashira偶联 Suzuki偶联 Yamamoto偶联 有机共轭聚电解质 光电能量转换效率
分类号: O631.3
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


有机光电功能材料一直是国际前沿领域研究的热点。这类材料由于其易加工性,低成本,光电响应快和环保等特性,引起了学术界和工业界的广泛关注。特别是在电子学、光电子学、化学传感器和生物传感器等领域都具有非常广阔而深远的应用前景。本论文综述了有机光电功能材料在分子逻辑门、自组装、有机发光二极管以及有机太阳能电池方面的应用和研究进展,在此基础上,着重研究了以下三个方面的内容：1.设计并合成了三个不同体系的化合物并应用于分子逻辑门。第一个体系是基于9-环庚三烯基芴-双开环冠醚的PACHF,讨论了PACHF作为化学传感器对Fe3+和Cu2+的响应情况。基于此特性,设计构建了NOR逻辑门。第二个体系是基于蒽苯炔-二吡啶甲基胺的ANPB,利用该分子对Zn2+和Cu2+有不同的响应,构建了INHIBIT和NOR两个逻辑门。第三个体系是基于联嘧啶二酚的MPBD,对MPBD的紫外-可见光吸收光谱和荧光发射光谱等光物理性质进行了表征。对其在有机强碱TBAH的作用下,种化学状态的相互转变开展研究,并在此光化学性质的基础上,设计了“双输入／三输出”的分子逻辑门。(对应于论文第二章)2.设计并合成了第一类基于N,N’-双寡聚芴炔-苝四羧酸二亚酰胺的1D线性橙色荧光化合物和第二类基于1,7-双寡聚芴炔-苝四羧酸二亚酰胺的2D“X”型平面红色荧光化合物,表征并比较了两类化合物的光物理性质,并对第一类化合物中PBIF-3的自组装特性进行了研究和描述。(对应于论文第三章)3.设计并合成了以芴和螺芴为基本构建单元的3D有机共轭聚电解质和线性有机共轭聚电解质,表征了其光物理性质。将这两种共轭聚电解质作为阴极修饰材料应用于共混本体异质结有机太阳能电池器件,能够大大提高器件的光电能量转换效率以及各种指标。对相关器件的性能进行了评价并对其改善器件工作的机理进行了探讨和研究。(对应于论文第四章)

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
第一章 文献综述  8-49
  1.1 前言  8
  1.2 有机分子逻辑门的概述  8-18
  1.3 有机π共轭分子自组装行为的概述  18-30
    1.3.1 有机π共轭分子纳米材料的制备方法  22-24
    1.3.2 苝亚酰胺类化合物的自组装综述  24-30
  1.4 有机太阳能电池的概述  30-38
    1.4.1 有机太阳能电池器件的结构  30-34
    1.4.2 有机太阳能电池器件的性能指标参数  34-36
    1.4.3 有机太阳能电池阴极修饰材料  36-38
  1.5 展望  38-39
  1.6 本论文设计思想  39-40
  参考文献  40-49
第二章 荧光分子逻辑门的设计、合成、表征以及应用  49-65
  2.1 前言  49
  2.2 9-环庚三烯基芴-双开环冠醚体系的NOR逻辑门  49-51
  2.3 蒽-二吡啶甲基胺体系的INHIBIT和NOR逻辑门  51-55
  2.4 联嘧啶二酚体系的分子逻辑门  55-62
  2.5 本章小结  62
  参考文献  62-65
第三章 基于菲四羧酸二亚酰胺和芴的红色荧光材料设计、合成、表征以及自组装  65-77
  3.1 前言  65
  3.2 寡聚(2,7-芴炔)-苝亚酰胺体系化合物  65-73
    3.2.1 寡聚(2,7-芴炔)-花亚酰胺体系化合物的设计、合成以及光物理性质  65-71
    3.2.2 寡聚(2,7-芴炔)-花亚酰胺体系化合物的自组装行为  71-73
  3.3 本章小结  73
  参考文献  73-77
第四章 基于螺芴和芴的有机共轭聚电解质应用于本体异质结有机太阳能电池  77-88
  4.1 前言  77
  4.2 螺芴-芴体系有机共轭聚电解质的设计、合成以及光物理性质表征  77-79
  4.3 本体异质结太阳能电池器件表征  79-84
  4.4 本章小结  84-85
  参考文献  85-88
第五章 实验部分  88-106
  5.1 实验仪器和试剂  88
  5.2 实验步骤及结构表征数据  88-104
    5.2.1 9-环庚三烯基芴-双开环冠醚体系化合物的合成以及表征  88-90
    5.2.2 蒽-二吡啶甲基胺体系化合物的合成以及表征  90-91
    5.2.3 联嘧啶二酚体系化合物的合成以及表征  91-92
    5.2.4 寡聚芴炔-苝四羧酸二亚酰胺体系化合物的合成以及表征  92-99
    5.2.5 螺芴-芴体系有机共轭聚电解质的合成  99-104
  参考文献  104-106
总结与展望  106-107
附录一 化合物数据一览表  107-108
附录二 化合物表征数据  108-135
博士期间发表和待发表论文以及专利  135-137
致谢  137-139

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的化学性质
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