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将有机催化活性逐步引入构象工程化的卟啉中
摘要： 为详细研究大环非平面性与游离卟啉催化活性的相关性，本研究采用了一系列具有梯度β-乙基取代程度（'H2EtxTPPs' 1-6；x=0,2,4,6,8）的四苯基卟啉进行有机催化反应。由于邻位排斥作用，这些卟啉的非平面性呈递增趋势。随着烷基取代基数目增加，这种结构会产生面外矢量并提升核心氨基与亚氨基的可及性。通过这种分子工程策略，内层核心体系因显著的马鞍形扭曲而能活化小分子。将潜在有机催化剂'H2EtxTPPs'应用于基准硫醇-迈克尔反应时，发现非平面性与转化率存在明确关联。该现象归因于碱性增强与氢键能力提升的共同效应，有助于实现双功能有机催化。最终对1-6号化合物进行密度泛函理论(DFT)计算以监测其电子特性。
关键词： 卟啉、有机催化、氢键、分子工程、大环化合物
更新于2025-09-23 15:22:29
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通过受体分子工程调控聚集以优化非富勒烯太阳能电池性能
摘要： 通过对非对称稠环受体烷基侧链和卤素受端进行双重分子工程调控，实现了有机太阳能电池（OSC）聚集态的优化。研究探索了末端基团的氟化/氯化修饰，以及给体核上直链辛基（C8）或支链2-丁基-1-辛基（BO）的取代策略。较大氯原子与较长C-Cl键的固有特性显著扩展了骨架堆叠区域从而增强分子聚集，而庞大BO链则对骨架堆叠产生更强的空间位阻效应。因此IPTBO-4Cl展现出适度弱化的分子间相互作用以实现平衡的分子聚集。当与PM6聚合物给体共混时，IPTBO-4Cl实现了15%的最高光电转换效率（PCE）及72.6%的填充因子（FF）。与之相应，含较短C8链的氟化衍生物IPT-4F也获得了接近15%的优异PCE（74.2% FF）。据我们所知，该15%的PCE是目前非对称稠环受体基OSC取得的最高效率。相比之下，聚集作用过强（IPT-4Cl）或过弱（IPTBO-4F）的体系均表现出较低的光伏性能。本研究证明通过精细分子工程调控聚集态是实现高效OSC的有效途径。
关键词： 分子工程，受体，聚集，非富勒烯太阳能电池
更新于2025-09-23 15:19:57
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共轭聚合物的分子工程：作为多功能p-i-n钙钛矿太阳能电池的空穴传输层
摘要： 随着钙钛矿材料（在太阳能电池和发光二极管等光电器件领域具有巨大潜力）的发展，大量被关键应用于空穴传输层和电子传输层的有机半导体聚合物已被合成与研究。在neiep结构钙钛矿太阳能电池中，多种优异聚合物材料已成功应用。然而在peien结构太阳能电池中，聚合物的疏水性导致钙钛矿薄膜的顺序沉积困难。虽已提出若干破坏性方法，但迫切需要更有效且根本的解决方案。本研究通过简单溶剂工艺，基于分子工程提出一种非破坏性聚合物空穴传输层（HTL）薄膜形成工艺。采用不同挥发性的溶剂时，我们成功在由高挥发性溶剂形成的聚合物薄膜上制备了钙钛矿薄膜。此外，通过掠入射广角X射线散射（GIWAXS）测量，我们阐明了薄膜中分子的结构与取向，发现水平排列的疏水烷基团呈面朝上取向的分子结构会降低薄膜表面能。定量近边X射线吸收精细结构（NEXAFS）分析结果表明，分子倾斜角与表面能存在关联。该研究为聚合物取向与表面能研究提供了指导，采用此聚合物HTL制备的钙钛矿太阳能电池展现出良好的耐久性与柔韧性。我们预期该方法将为peien结构太阳能电池制备开辟新途径，并通过所提出的分子工程工艺开发出多种有价值的p型共轭聚合物。
关键词： 溶剂法、有机半导体、柔性器件、共轭聚合物、钙钛矿太阳能电池、分子工程
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过改变烷基链位置提升分子平面性，实现效率达12.3%且载流子寿命延长、复合减少的全小分子有机太阳能电池
摘要： 分子堆积在定义全小分子有机太阳能电池（ASM OSCs）活性层形貌中起着重要作用。然而，要实现供体/受体精确堆积以获得最佳相分离仍具挑战性。本研究通过改变烷基链位置来调控小分子供体的分子堆积，使其与高性能小分子非富勒烯受体（NFA）Y6相匹配。烷基链工程不仅影响小分子供体的平面性，还调控分子聚集行为和活性层形貌，进而影响光伏性能。值得注意的是，由此制备的单结ASM OSCs实现了12.3%的功率转换效率（PCE）。该效率是目前文献报道单结ASM OSCs中的顶尖水平。这些结果凸显了精细调控分子结构对实现高性能ASM OSCs的重要性。
关键词： 小分子、分子工程、形貌、分子平面性、有机太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过侧链工程构建的宏观取向（3-十五烷基苯酚）悬垂芴基导电聚合物用于微电子领域
摘要： 本文通过侧链工程和自组装方法，设计了一种可溶液加工的宏观取向导电聚合物——芴悬挂十五烷基苯酚（聚芴十五烷基苯，PFLPDB）。首先将芴与十五烷基苯酚（3-PDP）偶联，随后在无水三氯化铁（FeCl3）存在下进行氧化聚合。通过多种显微技术研究了溶剂极性和时间对自组装过程的影响，结果表明在氯仿中形成了直径20-30纳米的宏观取向纤维，其电导率为(2.1·10–2 S·cm–1)。通过紫外-可见光谱和循环伏安法测定光学带隙与电化学带隙。进一步采用硅/二氧化硅/PFLPDB/银结构制备有机场效应晶体管（OFET）器件，测得其在1V电压下的场效应迁移率为(1.076 cm2·v–1·s–1)，开关比达1.82·103，证实该材料可作为有机微电子器件的优异活性材料。
关键词： 分子工程、宏观有序、3-十五烷基苯酚悬挂芴、有机场效应晶体管、聚合物合成
更新于2025-09-16 10:30:52
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不同位置引入氧原子对非富勒烯受体与聚(3-己基噻吩)有机太阳能电池性能的影响
摘要： 随着有机太阳能电池（OSC）大面积制备技术的发展，聚（3-己基噻吩）（P3HT）因其可低成本实现千克级简易合成，成为最理想的光伏给体聚合物。然而能与P3HT匹配实现高性能OSC的非富勒烯受体（NFA）却极为稀缺。本研究通过在茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩（IDT）的侧链或稠环核中引入氧原子，合成了两种新型A2-A1-D-A1-A2型NFA——分别以苯并三唑（BTA）和2-(1,1-二氰亚甲基)罗丹宁（RCN）作为桥接A1单元和末端A2单元。最终产物BTA43与BTA53相比无氧类似物BTA3展现出更宽的吸收光谱及增强的分子间/内相互作用。基于P3HT:BTA43和P3HT:BTA53的光伏器件分别实现了6.56%和6.31%的高光电转换效率（PCE），显著优于BTA3器件（5.64%）。本研究为设计能与经典光伏聚合物P3HT匹配的优质NFA提供了简便有效的策略。
关键词： 分子工程、光伏、非富勒烯受体、有机太阳能电池、P3HT
更新于2025-09-12 10:27:22
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作为卟啉染料与钙钛矿太阳能电池竞争中的先驱策略的结构修饰：从光伏过程的动力学到动力学研究
摘要： 分子工程在设计高效染料敏化/钙钛矿太阳能电池（DSSCs/PSCs）中起着关键作用。由于卟啉的化学硬度较低，其光谱特性比AZn(COOH)3钙钛矿更具优势。从动力学角度看，卟啉也是激子形成/解离方面的先驱光敏剂。卟啉中Zn2+和丁二炔作为连接基团的存在，以及钙钛矿中二甲铵和甲脒阳离子作为电子给体的存在，改善了它们的光伏性能。与单体相比，卟啉二聚体具有更大的电荷转移距离。然而，它们显示出较低的能量转换效率，这可能与卟啉间电荷转移的猝灭有关。因此，基于卟啉单体的DSSCs比所研究的PSCs具有更高的效率。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、卟啉染料、激子形成/解离、分子工程、光伏过程
更新于2025-09-11 14:15:04