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氟取代噻咯衍生物结构和光电性能的理论研究

高等学校化学学报 2009年第11期30卷 2274-2278页

作者：杨桂霞黄宗浩杨培培辛毅蒋子江张莲姬东北师范大学化学学院长春130024 吉林农业大学资源与环境学院长春130118

采用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)水平上计算了1,1-二甲基-2,3,4,5-四苯基噻咯(PSP)及其8种氟取代衍生物的几何结构与光电性质.计算结果表明,2,5位苯基上氟取代对PSP结构和光电性质的影响主要由氟原子的取代位置决定,而取代基个数的增... 详细信息

采用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)水平上计算了1,1-二甲基-2,3,4,5-四苯基噻咯(PSP)及其8种氟取代衍生物的几何结构与光电性质.计算结果表明,2,5位苯基上氟取代对PSP结构和光电性质的影响主要由氟原子的取代位置决定,而取代基个数的增加能加强相关影响.苯基上邻对位氟取代对分子构型影响较大,导致HOMO-LUMO能隙增大,光谱显著蓝移;而间位氟取代显示诱导作用突出,使2,5位侧链吸电子能力增强,同时LUMO能级降低,电子亲和势增大更有利于电子的注入.

关键词：噻咯衍生物氟取代高效有机发光二极管电子亲和势密度泛函理论

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氟取代聚芳醚酮低温合成及其结构研究

高分子学报 2022年第3期53卷 261-272页

作者：董大林宾月珍蹇锡高大连理工大学高分子材料系大连116024 辽宁省高性能树脂工程技术研究中心大连116024

通过傅克酰基化反应合成4,4’-二(4-氟苯甲酰基)二苯醚、4,4’-二(五氟苯甲酰基)二苯醚、4,4’-二(4-氟苯甲酰基)二苯硫醚以及4,4’-二(五氟苯甲酰基)二苯醚4种长链双卤单体,并进一步制备了含二氮杂萘酮聚芳醚酮聚合物.通过多氟取代双... 详细信息

通过傅克酰基化反应合成4,4’-二(4-氟苯甲酰基)二苯醚、4,4’-二(五氟苯甲酰基)二苯醚、4,4’-二(4-氟苯甲酰基)二苯硫醚以及4,4’-二(五氟苯甲酰基)二苯醚4种长链双卤单体,并进一步制备了含二氮杂萘酮聚芳醚酮聚合物.通过多氟取代双卤单体在含二氮杂萘酮聚芳醚酮聚合物主链中引入氟原子.多氟取代双卤单体具有多个反应位点,低温反应以及两步投料的聚合路线保证了溶液缩聚反应在多氟取代双卤单体的指定位点进行,保证了氟取代含二氮杂萘酮聚芳醚酮聚合物的线形结构并具有一定的分子量.讨论了氟原子的引入对于含二氮杂萘酮聚芳醚酮聚合物合成路线、分子结构、数均分子量、热性能以及序列结构的影响.

关键词：二氮杂萘酮聚芳醚酮氟取代序列结构

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氟取代PMN-PT陶瓷的制备与性能研究

材料工程 2007年第11期35卷 54-57,61页

作者：曹林洪徐卓姚熹张瑞明李岩西南科技大学材料科学与工程学院四川绵阳621010 西安交通大学电子材料研究所西安710049

以PbF2为氟源,采用半化学法成功制备了钙钛矿相的F取代PMN-PT陶瓷。随F含量增加,陶瓷的体积密度增大。与含F试样相比,无F试样的晶粒较大,约10μm,介电常数峰和介电损耗峰都很尖锐,而且峰值介电常数异常高,约45000,其电滞回线矩形度高,... 详细信息

以PbF2为氟源,采用半化学法成功制备了钙钛矿相的F取代PMN-PT陶瓷。随F含量增加,陶瓷的体积密度增大。与含F试样相比,无F试样的晶粒较大,约10μm,介电常数峰和介电损耗峰都很尖锐,而且峰值介电常数异常高,约45000,其电滞回线矩形度高,剩余极化强度高,约30μC/cm^2,其压电常数较高,约420 pC/N;但在含F试样中,含摩尔分数2%F试样具有较好的显微结构、介电和压电性能。其晶粒约2～3μm,峰值介电常数约30000,剩余极化强度接近30μC/cm^2,压电常数约380 pC/N。

关键词： PMN-PT陶瓷氟取代介电性能压电性能

基于外围氟取代有机共轭体系的有序复合光电功能材料

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功能材料 2005年第1期36卷 23-26页

作者：宋学良黄骥孙景志汪茫浙江大学高分子科学与工程系

外围氟取代的有机共轭分子在结构和性能上有许多特殊性质,使其可以和非氟取代的对应物之间发生类似氢键的弱相互作用,从而使二者在适当条件下发生有效的有序复合,本文具体分析了分子络合物的形成、二维有序结构的构筑和诱导两种非介晶... 详细信息

外围氟取代的有机共轭分子在结构和性能上有许多特殊性质,使其可以和非氟取代的对应物之间发生类似氢键的弱相互作用,从而使二者在适当条件下发生有效的有序复合,本文具体分析了分子络合物的形成、二维有序结构的构筑和诱导两种非介晶基元组装成液晶材料的研究事例,展示了一个关于芳香族化合物和全氟取代的芳香族化合物有序复合材料设计的概念。

关键词：氟取代共轭分子有序复合光电功能材料

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氟取代对苯衍生物分子电离能的影响

光谱学与光谱分析 2023年第S1期43卷 101-102页

作者：蔡姝瑶李昌勇量子光学与光量子器件国家重点实验室山西大学激光光谱研究所山西太原030006 极端光学协同创新中心山西大学山西太原030006

电离能是分子的重要特性参数,在离子光谱学、化学反应动力学等领域具有重要参考价值。氟在苯衍生物的取代中通常扮演着吸电子角色,从而导致氟取代后分子电离能升高。采用高精度理论CBS-QB3计算了多个氟原子取代苯分子上氢原子形成的分... 详细信息

电离能是分子的重要特性参数,在离子光谱学、化学反应动力学等领域具有重要参考价值。氟在苯衍生物的取代中通常扮演着吸电子角色,从而导致氟取代后分子电离能升高。采用高精度理论CBS-QB3计算了多个氟原子取代苯分子上氢原子形成的分子的电离能,研究随着取代的氟原子数量的增加,分子电离能的变化趋势。计算结果表明,与实验值相比采用CBS-QB3计算的电离能的相对误差在0.64%~0.94%范围,理论较好预言了分子的电离能。除对位取代外,随着氟取代基数量的增加,电离能逐渐增加,F表现出吸电子特性。

关键词：氟取代吸电子电离能

氟取代有机小分子辅助空穴传输界面调控构筑高效钙钛矿太阳能电池研究

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氟取代有机小分子辅助空穴传输界面调控构筑高效钙钛矿太阳能电池...

作者：王碧怡江苏大学

学位级别：硕士

金属卤化物钙钛矿材料由于具有出色的光电性能受到了极大的关注和广泛的研究,经过十几年的发展,金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)的性能取得了突飞猛进的发展。为了获得高效、稳定的PSCs,大量研究聚焦于钙钛矿组分调控、电荷传输层设... 详细信息

金属卤化物钙钛矿材料由于具有出色的光电性能受到了极大的关注和广泛的研究,经过十几年的发展,金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)的性能取得了突飞猛进的发展。为了获得高效、稳定的PSCs,大量研究聚焦于钙钛矿组分调控、电荷传输层设计和界面优化等方面。在PSCs中,空穴传输层(HTL)与钙钛矿活性层之间的界面对于提取光生空穴和抑制电荷复合至关重要。目前在该界面处使用最为广泛的空穴传输材料(HTMs)是2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴(Spiro-OMe TAD)和聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)。但是,由于其复杂的合成步骤使其价格高昂,本征电荷迁移率较低,并且需要化学掺杂,进一步提高了PSCs成本,降低了器件的长期稳定性。因此,开发空穴传输性能优良、价格低廉的非掺杂HTM十分必要。另外,制备钙钛矿活性层的过程中会在HTL之间的界面处产生大量缺陷,引发电荷的非辐射复合,增加PSCs的能量损失,降低器件的稳定性。因此,有必要开展界面工程,优化界面性质,来提高PSCs的效率和稳定性。本文通过分子工程,对有机小分子核心及外围取代基进行调控,设计开发了一系列含氟有机小分子材料,并应用于HTL/钙钛矿活性层界面,强化了光生空穴的提取,钝化了表界面缺陷,提高了PSCs稳定性。通过一系列的分析测试方法,探究了氟元素的引入对有机小分子光电性质的影响和对界面调控的作用。阐明了有机小分子中氟元素的引入对PSCs光电性能的影响规律。本论文的研究内容主要包含以下三个方面:(1)钙钛矿薄膜制备过程中,利用反溶剂法,将双功能含氟有机小分子2FBTA-1引入到钙钛矿薄膜晶界和空穴传输表界面。氟元素的引入不仅使2FBTA-1分子具有适宜的能级去辅助空穴向HTL传输,而且能与钙钛矿中有机阳离子和铅(Pb)形成强氢键(N-H···F)和离子键,从而有效地钝化表界面产生的缺陷。最终,经过2FBTA-1处理的PSCs的初始效率为21.2%,显著高于对照组的19.4%;并且稳定性显著提高,经过500 h老化试验后的初始效率保持在87%,高于未经过2FBTA-1处理器件的48%。(2)体系一的结果证明F原子可以钝化钙钛矿表界面缺陷和调节小分子的能级排布,因而将不同数量的F原子引入以吡咯[3,2-b]吡咯(PP)为核心的有机小分子,合成了具有缺陷钝化功能的非掺杂HTMs,成功应用于倒置PSCs中,探究了F原子的数量和位置对HTM的能级排布和空穴提取/传输性能的影响。其中,含有六个F原子的小分子HTM—6FPPY表现出更优异的性能,基于6FPPY的PSCs效率最高达到了20.1%,明显高于其他数量F取代的小分子HTMs,且迟滞效应可忽略不计,长期稳定性更加良好。(3)体系二中的多功能有机小分子6FPPY能级排布适宜,空穴抽取能力出色,并且拥有多个F原子,可以有效钝化缺陷,具有对钙钛矿层和HTL的双向作用的巨大潜力。将6FPPY应用于基于Ni O的倒置PSCs中作为Ni O/钙钛矿层的界面插层,加强钙钛矿和Ni O之间的接触,解决该界面的能级失配问题。实验结果表明,6FPPY能够钝化Ni O的表面缺陷,优化了界面能级排列增强Ni O/钙钛矿界面空穴提取,同时增强上层钙钛矿层的结晶性。以小分子6FPPY为插层的PSCs取得最高21.4%的光电转换效率,相比对照组的19.9%更为出色。

关键词：钙钛矿太阳能电池氟取代有机小分子界面修饰非掺杂空穴传输材料

氟取代P型共轭聚合物的设计合成及其在全聚合物太阳能电池中应用

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氟取代P型共轭聚合物的设计合成及其在全聚合物太阳能电池中应用

作者：孙建侠苏州大学

学位级别：硕士

截止到目前,全聚合物太阳能电池的光电转换效率已达到8.27%。聚合物材料的化学结构,共混膜形貌,以及器件结构等对全聚合物太阳能电池性能有重要的影响。本论文从材料设计合成出发,系统的研究了聚合物给体材料的化学结构对全聚合物太阳... 详细信息

截止到目前,全聚合物太阳能电池的光电转换效率已达到8.27%。聚合物材料的化学结构,共混膜形貌,以及器件结构等对全聚合物太阳能电池性能有重要的影响。本论文从材料设计合成出发,系统的研究了聚合物给体材料的化学结构对全聚合物太阳能电池器件性能的影响。在第一部分工作中,基于苯并二噻吩-喹喔-噻吩(BDT-Qx-T)的聚合物主链结构,我们通过在BDT的噻吩侧链中引入不同类型的烷基侧链,同时在Qx单元中进行氢(H)-氟(F)原子取代,成功制备了六种共轭聚合物。最终基于聚合物P2F-DO为给体制备的全聚合物太阳能电池获得了最高5.35%的光电转换效率。同时基于P2F-DO制备了含相同前后子电池的全聚合物叠层太阳能电池,并获得了 6.7%的最高光电转换效率,是目前此类电池报道的最高值。在第二部分工作中,基于苯并二噻吩并噻吩-喹喔-噻吩(BDTDT-Qx-T)的聚合物主链结构,通过改变噻吩π桥上的烷基侧链取代,我们设计合成两种聚合物PDT-QxT和PDT-QxTEH。通过实验我们发现,在聚合物的噻吩π桥上引入烷基侧链能有效的改善聚合物的溶液加工型,优化共混膜形貌,进而提高全聚合物太阳能电池的光伏性能。相比于未引入侧链的聚合物PDT-QxT,在噻吩π桥引入烷基侧链的聚合物PDT-QxTEH最高光电转换效率提高了 12.5%。在第三部分工作中,我们选取苯并二噻吩-苯并噻二唑-噻吩(BDT-BT-T)的聚合物主链结构,制备了两种聚合物给体PT-BT和PT-BT2F。研究结果表明,聚合物主链的H-F原子取代能够有效的增强聚合物给体与聚合物受体之间的电荷转移,电荷传输,同时使全聚合物共混膜中电子和空穴的传输更加平衡,进而,全聚合物太阳能电池的光电转换效率得到明显提升。综上所述,我们的研究工作表明合理的修饰聚合物给体化学结构是提高全聚合物太阳能电池光伏性能的有效手段。

关键词：全聚合物太阳能电池聚合物给体氟取代烷基侧链形貌

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氟取代平面共轭大环分子聚集态结构的研究

氟取代平面共轭大环分子聚集态结构的研究

作者：黄骥浙江大学

学位级别：硕士

氟取代的有机半导体材料在光电性能和固体结构上表现出与未取代的同类材料不同的特征。有机薄膜的生长、结构的演变及其对光电性能的影响对于以异质结为基础的若干有机光电器件十分重要。本论文合成和提纯了三种典型有机半导体材料的氟... 详细信息

氟取代的有机半导体材料在光电性能和固体结构上表现出与未取代的同类材料不同的特征。有机薄膜的生长、结构的演变及其对光电性能的影响对于以异质结为基础的若干有机光电器件十分重要。本论文合成和提纯了三种典型有机半导体材料的氟取代化合物，分别为十六氟代酞菁锌(ZnFPc)，N，N′-二(4-三氟甲基-2,3,5,6-四氟苯基)-四羧基苝酰亚胺(F-PTCDI)和meso-四(2,3,4,5,6-五氟苯基)卟啉锌(ZnPFTPP)。用元素分析、傅利叶变换红外、核磁共振氢谱和紫外-可见吸收光谱表征了它们的化学结构。用紫外-可见吸改光谱、荧光光谱、原子力显微镜、X-射线衍射、扫描电子显微镜、偏光显微镜等表征手段研究了三种氟取代的平面大环共轭分子的气相沉积薄膜的生长方式和分子聚集态结构。 ZnFPC分子在石英衬底上的生长基本符合Stransky-Krastanov模型：通过F-原子与石英衬底的强相互作用形成奠基层，发展成无定型的过渡层，最后形成有序的结晶层。在这三个区域内分子分别采取“card-packing”、“amorphous accumulation”和“brick-stacking”排列方式。在“card-packing”模式中，分子平面与石英衬底平面成52°左右的二面角;在“brick-stacking”模式中，较低温度下，分子以四方点阵平行排列，点阵常数为14.94;在300℃的衬底温度下发生构象调整，点阵常数减小为14.28，分子采取更高密度的堆积方式。从AFM图像表明在从室温到200℃的范围内F-PTCDI薄膜生长遵循Vollmer-Weber生长模型。AFM图像同时显示，在200℃的衬底上生长的薄膜具有规则的晶体外型和有序排列的微畴，说明存在结晶转变。F-PTCDI薄膜的吸收光谱的(0，0)和(0，1)性状的强度对比与红移程度随衬底温度的变化清晰地表现出150℃到200℃之间存在一个相变，DSC测试说明该转变是从低有序到高有序度的转变。量子化学的计算结果支持氟取代的苯环嵌入两个相邻的苝环之间的分子堆砌方式，使得在常温到150℃左右F-PTCDI固体薄膜的紫外-可见吸收光谱的(0，0)和(0，1)性状的强度对比发生“反转”;氟取代苯环的嵌入大大降低激子耦合，使固体吸收光谱性状与溶液类似。X-射线衍射测试结果有力地证明了F-PTCDI固体薄膜中存在的依赖于温度的、从无定形到结晶状态的转变。透射电镜、扫描电镜和X—射线衍射研究结果表明：ZnFTPP结晶以球状微晶存在，容易形成均匀平整的薄膜。循环伏安方法研究结果证明ZnFTPP比ZnTPP抗氧化性能明显提高。因此，在固体薄膜器件的制备和光电性能的稳定化方面，ZnFTPP比未氟取代的产物更有优势。这些基础研究对于以有机固体薄膜为基础的光电功能器件具有极其重要的意义。

关键词：氟取代酞菁花酰亚胺卟琳薄膜生长聚集态

侧向氟取代三环双酯氰基液晶的合成与性能研究

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液晶与显示 2015年第4期30卷 559-565页

作者：李楠梁晓唐洪清华大学化学系北京100084

以4-烷基苯甲酸、4-羟基苯甲醛及3-氟-4-氰基苯酚为原材料合成了4种侧向氟取代三环双酯氰基液晶化合物,通过核磁共振(NMR)、质谱(MS)、红外光谱(IR)等分析方法确定了其分子结构,并对上述化合物的相变温度、介电各向异性、光学各向异性... 详细信息

以4-烷基苯甲酸、4-羟基苯甲醛及3-氟-4-氰基苯酚为原材料合成了4种侧向氟取代三环双酯氰基液晶化合物,通过核磁共振(NMR)、质谱(MS)、红外光谱(IR)等分析方法确定了其分子结构,并对上述化合物的相变温度、介电各向异性、光学各向异性进行了测试研究。结果表明,该类化合物在升温过程中均呈现向列相,且具有清亮点高、向列相范围宽、介电各向异性大、光学各向异性大的特点。

关键词：液晶双酯氟取代氰基