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基于噻吩的发色团的可调光物理性质：联合实验与理论研究
摘要： 本文报道了六种具有D-π-A结构的新颖噻吩衍生物(ThD)的合成及光物理性质。研究对象为三种硝基苯基(1)BT-Th-NO2和三种苯甲腈(2)BT-Th-CN，它们分别取代芳香环的不同位置((a)邻位、(b)间位或(c)对位)。这些染料通过简单的三步合成法获得，其化学结构经1H和13C核磁共振、红外光谱及高分辨质谱确认。我们通过实验与理论相结合的方法探究了位置异构体对光学性质的影响。采用稳态及时间分辨光谱技术研究了光物理性质，并辅以量子化学计算验证结果。TD-DFT计算表明电荷转移强度与观测到的光学性质相关联。此外，还明确了受体位置对光致发光光谱、荧光量子产率及发射寿命的影响。研究表明，仅需改变合成反应中的单一步骤，即可实现ThD光学性质在宽光谱范围内的调控。
关键词： 推拉型发色团、噻吩衍生物、TD-DFT、量子产率、电荷转移
更新于2025-11-19 16:46:39
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基于共轭聚合物络合的Ti、V和Zn金属氧化物在可见光催化下的含时密度泛函理论与实验研究
摘要： 密度泛函理论（DFT）与含时（TD）-DFT研究表明，通过将过渡金属氧化物（TMOs，包括Ti、V和Zn的氧化物）与共轭聚合物聚噻吩（PTh）复合，可显著改变其光学性质。采用化学氧化聚合法合成了TMO纳米结构及其聚合物复合物。通过红外光谱（IR）、X射线衍射图谱（XRD）、高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）和场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）等形貌分析手段，证实了TMO表面包覆PTh及样品的纳米级特性。研究发现所制备样品具有可见光驱动光催化活性?；赑Th与TMO前沿轨道的相对排布解释了复合物的敏化机制，并根据电子特性判定PTh对三种金属氧化物均为高效光敏剂。由于PTh的最高占据分子轨道（HOMO）恰好位于三种TMO带隙之间，促进了电子从给体（PTh）向受体（TMO）的转移。吸收光谱的显著红移及Tauc图计算得出的光学带隙减小，证实复合物较裸材料带隙明显降低。等电子密度图表明PTh-TMO复合物为给体-受体体系，分子间电荷转移量则量化了电子从PTh（给体）向TMOs（受体）的转移过程。
关键词： 共轭聚合物、TD-DFT、可见光、金属氧化物、DFT、光催化、聚噻吩、带隙调控
更新于2025-11-14 17:04:02
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用于有机太阳能电池的新型PVK与F8BT共聚物：设计、合成、表征及理论研究
摘要： 通过化学氧化法设计并制备了与聚(9-乙烯基咔唑)和聚(9,9-二辛基芴-alt-苯并噻二唑)耦合的新型PVK-F8BT共聚物，用于有机太阳能电池应用。采用多种互补技术（红外光谱、光吸收、稳态及瞬态光致发光）研究了其结构与光物理特性。PVK-F8BT展现出覆盖200-700纳米波长范围（包含太阳光谱）的宽吸收带，并凸显了电荷转移过程。此外，该共聚物具有1.9电子伏特的低带隙，其平均寿命（2.62纳秒）长于F8BT。与PVK和F8BT相比，所得共聚物呈现独特光学特性。结合基于密度泛函理论和含时密度泛函理论的计算方法进行实验分析，以深入理解结构-性能关联。进一步利用PVK-F8BT的DFT与TD-DFT计算优化了基于体异质结结构的有机光伏共聚物复合材料（以1-(3-甲氧羰基)丙基-1-苯基-[6,6]-C61为受体），使带隙降至1.69电子伏特，光电转换效率达约7%。本研究成功发现了一种极具潜力的新型光伏材料。
关键词： TD-DFT、光学性质、太阳能电池、给体-受体、电荷转移
更新于2025-10-22 19:40:53
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一种基于反应的开启型荧光传感器，用于高灵敏度、高选择性检测Cu(II)：合成、DFT计算、动力学研究及实际水样中的应用
摘要： 基于反应的荧光开启型化学传感器RhB-Cu（以罗丹明B为起始原料）通过两步法轻松合成，可选择性检测Cu2?。在常见金属离子中，该传感器对Cu2?表现出100倍的荧光增强效应，检测限极低至4.7 nM。据我们所知，这是有机荧光传感器检测Cu2?的最佳记录。RhB-Cu与Cu2?的结合化学计量比为1:1，结合常数为6.42×10? M?1。值得注意的是，它能区分Cu2?与Cu?——这在先前研究中难以实现。此外，基于质谱分析和密度泛函理论（DFT）计算提出了检测机制。通过动力学研究获取活化能、焓变和熵变，从而阐明溶剂效应。有趣的是，本研究发现了动力学补偿效应（KCE）。最终证实RhB-Cu可在实际水样中发挥作用，这将极大助力未来Cu2?荧光传感器的优化设计。
关键词： 荧光传感器、溶剂效应、动力学补偿效应（KCE）、铜、密度泛函理论（DFT）、PET机理
更新于2025-10-22 19:38:57
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基于2-(1,1-二氧代苯并[b]噻吩-3(2H)-亚基)丙二腈(BTD)的苯乙烯基发色团——线性和非线性光学性质的溶剂化显色与计算研究
摘要： 采用密度泛函理论(DFT)研究了十二种苯乙烯基染料的线性和非线性光学性质。长程分离杂化CAM-B3LYP和全局杂化BHandHLYP方法估算出较高的二阶超极化率。发现平均极化率(α0)、极化率各向异性(Δα)、静态一阶超极化率(β0)和二阶超极化率(γ)在CAM-B3LYP中的估算值高于BHandHLYP。随着键长交替(BLA)增大，一阶超极化率升高。多元线性回归分析(MLR)表明溶剂碱度、极化率和双极化率是吸收溶剂化色移的影响因素。供体强度和共轭程度增加时偶极矩比值增大，这支持了电荷转移机制。含二烷基胺供体的发色团具有更高的优值(FOM)和本征超极化率。随着亲电性指数显示的稳定性降低，超极化率升高。评估了α0、β0和γ之间的相互关系，显示出良好的线性拟合。沿共轭链的正弦势振幅增大会导致吸收红移和超极化率升高。含2-哌啶噻吩供体的染料表现出较高的分子静电势。
关键词： NLO（非线性光学）、电荷转移、DFT与TD-DFT（密度泛函理论与含时密度泛函理论）、吸收、溶剂化变色效应
更新于2025-09-23 15:23:52
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含苯并噻吩配体的双金属化铂配合物的合成、表征及光物理性质
摘要： 通过Suzuki偶联反应合成了含喹啉或吡啶基团的苯并噻吩类配体，并将其与双核铂化合物[Pt2Me4(μ-SMe2)2]（PtA）反应，以研究螯合辅助的C-H活化过程。本文报道了包括η2中间体、单金属化和双金属化物种在内的C^N环金属化产物的制备与表征。研究了这些配合物的光物理性质，并与TD-DFT计算结果进行了对比。
关键词： TD-DFT（时间依赖密度泛函理论）、磷光、苯并噻吩、C-H键活化、环金属化
更新于2025-09-23 15:23:52
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4-硝基苯甲酸(3-乙氧基-2-羟基亚苄基)腙的光学、电学、力学及理论研究：一种新型席夫碱有机非线性光学材料
摘要： 新合成的有机非中心对称席夫碱材料4-硝基苯甲酸(3-乙氧基-2-羟基亚苄基)腙通过溶液缓慢蒸发法成功生长为单晶。单晶X射线衍射分析表明该晶体具有Pna21空间群的非中心对称特性。采用Kurtz-Perry粉末法测定其非线性效率为KDP的0.7倍。光致发光测试显示该晶体在360 nm处存在发射峰。维氏显微硬度测试评估了晶体的机械稳定性并计算了材料的屈服强度。介电测量发现其在高频区呈现低介电常数特性。卤素灯照射下载流子减少的实验证实样品具有负光电导性。此外，基于B3LYP/6-31+G(d,p)基组对NEH分子进行密度泛函理论优化，通过量子化学计算分析了其前沿分子轨道、静电势及Mulliken电荷分布。
关键词： DFT（密度泛函理论）、电介质、席夫碱、非中心对称、晶体生长
更新于2025-09-23 15:23:52
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氧化蝶呤与分子氧之间光反应的理论研究
摘要： 蝶呤是一类低分子量杂环化合物，在生物体内广泛存在，主要以还原型辅酶形式为主。氧化型蝶呤主要作为四氢蝶呤和二氢蝶呤的氧化产物存在于细胞中。已知氧化型蝶呤在紫外线照射下会导致DNA光损伤。氧化型蝶呤的光敏化作用可能引发人类皮肤色素脱失疾病白癜风的氧化应激反应。已有研究尝试将氧化型蝶呤作为光动力疗法（PDT）治疗癌症的增敏剂。本研究采用密度泛函理论、激发态含时密度泛函理论（TD-DFT）及包含H2O溶剂效应的连续介质COSMO模型，探究了六种蝶呤化合物与分子氧之间的光化学反应，同时考虑了蝶呤的酸性和碱性形式。计算得到的单重态和三重态激发能与实验数据相符。研究表明，C6位具有最高电负性侧基（甲?；Ⅳ然┑幕衔?，其S0和T1态电离势均达到最大值。我们证实蝶呤分子确实会参与与分子氧的光化学反应。氧化型蝶呤既能产生单线态氧，也可能通过自电离反应间接生成超氧阴离子自由基。此外还研究了蝶呤与氧气之间的直接电子转移反应。
关键词： TDDFT（含时密度泛函理论）、DFT（密度泛函理论）、蝶呤、单线态氧、三重态
更新于2025-09-23 15:23:52
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在CALPHAD模型中运用第一性原理计算确定二元PbSe半导体的载流子浓度
摘要： PbSe是一种极具潜力的热电材料，通过纳米结构化、能带工程和载流子浓度调控可进一步提升其性能，因此深入理解PbSe中的缺陷至关重要。我们采用稀溶液近似下的第一性原理计算方法，系统研究了PbSe中点缺陷的形成能。研究发现：在富铅条件下，PbSe表现为以双电荷态硒空位为主导的n型半导体；而在富硒条件下，则呈现以双电荷态铅空位为主导的p型半导体特性——这两项结论均与既有实验结果相符。通过强制系统内所有带电原子态与电子态满足电中性条件，我们获得了温度及化学势相关的费米能级与载流子浓度分布。虽然第一性原理预测的载流子浓度与实验定性一致，但在数量级上存在微小偏差。为更精准描述实验数据，我们对PbSe开展了CALPHAD评估：将第一性原理参数作为输入值，专门针对二元半导体开发的五亚晶格CALPHAD模型（区别于既往将PbSe视为化学计量化合物的处理方式），该模型能准确描述实验观测的载流子浓度。此外还建立了适用于多元数据库的双亚晶格模型。两个模型均与实验数据高度吻合，且与第一性原理计算结果紧密匹配。这些CALPHAD模型可用于确定能实现最佳载流子浓度及峰值zT值的工艺参数。
关键词： CALPHAD，第一性原理，DFT，缺陷化学，热电材料
更新于2025-09-23 15:23:52
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受体基团对偶氮苯生色团静态和动态一阶超极化率的影响
摘要： 研究了受体对偶氮发色团AAB-DCV和AAB-TCV的反式与顺式异构体的静态及动态一阶超极化率β的影响。采用MP2方法和三种密度泛函（M06-2X、CAM-B3LYP及ωB97X-D）在气相和氯仿溶剂中进行了计算。动态一阶超极化率通过TD-DFT在1.165和0.65 eV能级下计算得出。反式异构体的一阶超极化率值约为顺式异构体的三倍；溶剂效应显著，使AAB-DCV和AAB-TCV的静态值分别增长2.7倍和3.2倍，对应的βtot(2ω)动态估算值增幅略?。?.2倍和2.6倍）。
关键词： 动态特性、MP2、偶氮生色团、溶剂效应、受体效应、一阶超极化率、密度泛函理论、TD-DFT
更新于2025-09-23 15:23:52