噻吩类光电材料的研究进展
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噻吩类新型电致发光材料的能级结构及光电性能研究
噻吩类新型电致发光材料的能级结构及光电性能研究1肖英勃，祁争健，孙岳明，虞婧，何艳芳东南大学化学化工学院，南京（211189）摘要:用循环伏安法测试了一系列噻吩类聚合物和单体的氧化还原电位，确定了系列化合物的能级结构。
比较了主链上不同取代基团及形成共聚物对聚合物能级和光电性能的影响，为高性能发光器件的制作提供了依据。
结果表明，随着噻吩环3位取代烷基碳链增长，单体带隙减小；形成聚合物有利于降低带隙；通过共聚方式引入聚合物主链的噁二唑吸电子基团可以改进其电子传输性能。
关键词:噻吩；循环伏安；电致发光；能级中图分类号：06461. 引言具有共轭结构的电致发光材料是近来的研究热点之一，主要有聚噻吩类，MEH-PPV类，聚芴类物质等。
此类物质的发光器件一般为“三明治”结构，分为电子传输层，空穴传输层和发光层。
在外加电场作用下，电子和空穴分别从各自的传输层注入发光层，复合形成激子，激子衰减，产生发光现象[1,2,3]。
噻吩类物质由于具有发光性能优良，起电电位低，发光颜色容易控制，在溶剂中溶解度较高，容易调整规整度，合成难度较低等优点而备受关注 [4,5,6]。
电致发光材料的HOMO轨道和LUMO轨道的能级，带隙等参数对于分析发光效率及量子效应，预测和调整器件结构性能有非常重要的作用。
上述参数的常用测量方法有理论计算法，电化学测试法，紫外－可见吸收光谱法等，其中电化学方法因精度高，操作简单，得到广泛应用[7,8]。
循环伏安法测量精确快捷，结果易于分析，因此本文使用循环伏安法作为主要研究手段。
本文采用循环伏安法测试了一系列3－正烷基取代噻吩单体和相应的聚合物及3－正烷基取代噻吩与噁二唑共聚物的氧化还原电位，结合紫外－可见吸收光谱数据，确定了化合物的能级结构和带隙，研究了各种取代基团对主链能带结构的影响，比较了共聚物与均聚物的能带结构异同，为高性能发光器件的制作提供了依据。
2. 实验部分2.1 实验药品和仪器电化学工作站（CHI660B型），上海辰华仪器有限公司出品。
《聚3-己基噻吩_纳米碳复合薄膜太阳能电池的稳定性研究》范文
《聚3-己基噻吩_纳米碳复合薄膜太阳能电池的稳定性研究》篇一聚3-己基噻吩_纳米碳复合薄膜太阳能电池的稳定性研究一、引言随着科技的飞速发展，可再生能源的开发与利用已经成为人类面临的重要课题。
太阳能电池作为一种清洁、高效的能源转换设备，受到了广泛的关注。
聚3-己基噻吩（P3HT）与纳米碳复合薄膜在太阳能电池中的应用，因其在提高光电转换效率和稳定性方面的优异性能，成为研究的热点。
本文将重点探讨聚3-己基噻吩与纳米碳复合薄膜在太阳能电池中的应用及其稳定性研究。
二、聚3-己基噻吩与纳米碳复合薄膜概述聚3-己基噻吩（P3HT）是一种共轭聚合物，因其良好的光电性能和稳定性，在有机太阳能电池中得到了广泛的应用。
而纳米碳复合薄膜具有优异的导电性能、良好的机械性能和化学稳定性，将二者结合起来可以显著提高太阳能电池的性能。
三、聚3-己基噻吩纳米碳复合薄膜太阳能电池的制备制备聚3-己基噻吩纳米碳复合薄膜太阳能电池，首先需要制备出高质量的P3HT纳米碳复合薄膜。
这通常涉及到溶液加工、旋涂、热处理等步骤。
然后，将此薄膜应用于太阳能电池的活性层，通过电极的制备和封装等步骤，完成太阳能电池的制备。
四、稳定性研究稳定性是太阳能电池的重要性能指标之一。
本文从以下几个方面对聚3-己基噻吩纳米碳复合薄膜太阳能电池的稳定性进行研究：1. 光照稳定性：通过长时间的光照实验，观察太阳能电池的性能变化，评估其光照稳定性。
2. 热稳定性：通过高温实验，测试太阳能电池在高温环境下的性能表现，评估其热稳定性。
3. 湿度稳定性：通过湿度实验，观察太阳能电池在湿度环境下的性能变化，评估其湿度稳定性。
4. 循环稳定性：通过多次充放电实验，评估太阳能电池的循环稳定性。
五、实验结果与分析通过上述实验，我们得到了聚3-己基噻吩纳米碳复合薄膜太阳能电池的稳定性数据。
实验结果表明，该太阳能电池具有良好的光照、热、湿度和循环稳定性。
与传统的太阳能电池相比，其稳定性能有了显著的提高。
有机光电材料研究进展与发展趋势
Frontier Science8有机光电材料研究进展与发展趋势◆邱勇(清华大学，北京100084）摘要：本文综述了有机光电材料的研究进展，及其在有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳电池、有机传感器和有机存储器等领域的应用；介绍了清华大学在有机发光技术方面取得的进展。
关键词：有机光电材料，有机发光二极管，有机场效应晶体管，有机太阳电池中图分类号：O62; O484 文献标识码：A0 前言有机光电材料是一类具有光电活性的有机材料，广泛应用于有机发光二极管、有机晶体管、有机太阳能电池、有机存储器等领域。
有机光电材料通常是富含碳原子、具有大π共轭体系的有机分子，分为小分子和聚合物两类。
与无机材料相比，有机光电材料可以通过溶液法实现大面积制备和柔性器件制备。
此外，有机材料具有多样化的结构组成和宽广的性能调节空间，可以进行分子设计来获得所需要的性能，能够进行自组装等自下而上的器件组装方式来制备纳米器件和分子器件。
有机光电材料与器件的发展也带动了有机光电子学的发展。
有机光电子学是跨化学、信息、材料、物理的一门新型的交叉学科。
材料化学在有机电子学的发展中扮演着一个至关重要的角色，而有机电子学未来面临的一系列挑战也都有待材料化学研究者们去攻克。
1 有机发光二极管有机电致发光的研究工作始于20纪60年代[1]，但直到1987年柯达公司的邓青云等人采用多层膜结构，才首次得到了高量子效率、高发光效率、高亮度和低驱动电压的有机发光二极管（O LE D）[2]。
这一突破性进展使OLED 成为发光器件研究的热点。
与传统的发光和显示技术相比较，OLED 具有驱动电压低、体积小、重量轻、材料种类丰富等优点，而且容易实现大面积制备、湿法制备以及柔性器件的制备。
近年来，OLED 技术飞速发展。
2001 年，索尼公司研制成功13英寸全彩OLED 显示器，证明了OLED 可以用于大型平板显示；2002 年，日本三洋公司与美国柯达公司联合推出了采用有源驱动OLED 显示的数码相机，标志着OLED 的产业化又迈出了坚实的一步；2007 年，日本索尼公司推出了11英寸的OLED 彩色电视机，率先实现OLED 在中大尺寸、特别是在电视领域的应用收稿日期：2010-7-2 修订日期：2010-8-25作者简介：邱勇（1964-），男，清华大学教授、博士生导师，清华大学党委常委、副校长，“国家杰出青年科学基金”获得者，长江学者特聘教授，有机光电子与分子工程教育部重点实验室主任，国家“十一五”863“新型平板显示技术”重大项目总体专家组组长。
聚噻吩类化合物电致发光材料的研究
聚噻吩类化合物电致发光材料的研究聚噻吩（polythiophene）是一种常见的聚合物材料，由噻吩（thiophene）单元重复连接而成，具有优异的电学、光学性质和导电性。
聚噻吩及其衍生物因其良好的电致发光性能，被广泛应用于有机光电器件领域，例如有机发光二极管（OLED）、有机薄膜太阳能电池（OPV）和场效应晶体管（OFET）等。
在聚噻吩的电致发光机理方面，目前主要有两种理论，即离子对机理和双极子机理。
离子对机理认为，当聚合物在外电场作用下形成极化电荷对时，发光能量由外电场提供，因此发光强度与外电场强度呈线性关系；而双极子机理则认为，发光源是由激子（exciton）的双极子跃迁所形成的，发光强度与外电场强度的平方呈线性关系。
在聚噻吩类化合物电致发光材料的研究方面，近年来主要涉及以下几个方面：1. 结构设计：通过对聚噻吩的结构进行改变，如引入不同的官能团或共轭扩展基团，可以调控聚合物的能带结构、发光颜色和发光强度等性质，以满足不同应用领域的需求。
2. 光谱性质研究：利用吸收光谱、荧光光谱等手段研究聚噻吩材料的光学性质，了解聚合物的能带结构、激子特性和激子跃迁机制等，为进一步优化材料性能提供基础数据。
3. 电学性质研究：通过测量聚噻吩材料的电导率、载流子迁移率等电学性质，了解材料的导电机制和载流子输运特性，为有机电子器件的应用提供理论依据。
4. 材料制备技术研究：发展高效、简单、环保的聚噻吩类化合物制备方法，例如电化学聚合法、化学氧化聚合法、Grignard反应法等，提高材料的产率和质量。
总体来说，聚噻吩类化合物电致发光材料的研究方向比较广泛，除了上述几个方面，还有一些其他的研究方向，例如：5. 量子化学计算：通过量子化学计算方法研究聚噻吩类化合物的电子结构和激子特性等，揭示材料的发光机理和优化材料性能。
6. 稳定性研究：由于聚噻吩类化合物易受光、氧、水等环境因素影响而降解，因此研究如何提高材料的稳定性是一个重要的研究方向。
噻吩T-型Bola化合物的合成及液晶性能研究的开题报告
噻吩T-型Bola化合物的合成及液晶性能研究的开题报告
题目：噻吩T-型Bola化合物的合成及液晶性能研究
一、研究背景
液晶是一种介于固体与液体之间的物质状态，具有一定的流动性和有序性，在现代科
技中应用广泛。
T-型Bola化合物具有分子内自组装能力，能够形成排序凝聚态，具有液晶性质，这种化合物在电子显示、传感器、有机太阳能电池等领域具有广泛的应用
前景。
噻吩作为一种经济、环保、易于合成的含硫杂环化合物，具有很好的光电性能，可以作为制备液晶有机材料的优良基团。
因此，本研究将利用噻吩作为基团，合成具有液晶性质的T-型Bola化合物，并探究其液晶性能及应用前景。
二、研究内容
1. 基于噻吩的T-型Bola化合物的合成
2.通过光谱技术（如1H NMR谱、13C NMR谱、IR谱等）及质谱技术（如LC-MS谱等）对合成产物进行表征和分析。
3. 系统研究所合成噻吩T-型Bola化合物的液晶特性（包括相态、相变温度、形貌等），并对其液晶性能进行评价。
4. 探究其在电子显示、传感器、有机太阳能电池等领域中的应用前景。
三、研究意义
本研究的成果将有助于深入理解T-型Bola化合物的分子自组装行为，探索其在实际应用中的潜在价值。
同时，它可以为分子设计提供新的思路和方法，并为构建高性能电
子材料提供新的途径。
四、预期成果
本研究将合成一系列具有液晶性质的噻吩T-型Bola化合物，并对其液晶性能进行系统研究和评价。
预计可以探究一种新型T-型Bola化合物的自组装性质，为应用领域提供新的材料基础和研究思路。
有机噻吩类衍生物液晶材料的研究进展
出 的研 究 成 果 是 用 具 有 齐 聚 噻 吩 骨 格 的 无 定 型 （ｍ ｒｈｕ） 子 材 料 组 装 的 Ｅ ａ ｏｐ ｏｓ 分 Ｌ器 件 （ｌｃ ｏ ｍｎｓｅｔ ｅ ｔ ｌ ｉｅｃｎ ｅ ｒｕ
ｄｖ ｅ ， ｅｉ ） 通过控制齐聚噻吩的共轭长度， 以发出不 同波长 的光； ｃ 可 ③研究齐聚噻吩作为光 电转换 （ ｌ ｌ ｓａ ｓ １ ｏ ｒｅ）
的物质称 为液晶 （ｑｉ ｃ ｓ ｌ Ｃ ．其主要特征是在一定程度上类似于 晶体 ， １ ｕ ｒ ｔ ， ） ｉ ｄ ｙａ Ｌ 分子呈有序排列 ．而另一方
面 ， 类似 于各 向 同性 的液 体 ， 又 即有 一定 的流 动 性 ．关 于 Ｌ Ｃ的研 究 ， 论 是低 分 子 Ｌ 无 Ｃ还是 高分 子 Ｌ ， 已 Ｃ都 经 非常 的深入 ， 且 Ｌ 而 Ｃ材料 作为 一种 显示 材料 已经得 到 非常广 泛 的应用 ． 有机 噻吩 类衍 生物 包括 齐聚 噻 吩及 其衍 生物 （ 有确 定分 子 量） 聚 噻吩及 其衍 生物 （ 子量 不确 定 ， 具 和 分 但 具有 分 子量 分布 ） 是有 机光 、 ， 电材 料 中非 常重 要 的一 大类 ． 噻吩 是 五元 环 结构 ， 符合 休 克 尔规则 ， 有适 中 具 的能隙 、 宽 的光 谱 响应 、 较 良好 的环 境稳 定性 和 热稳 定 性【 是 一类 性 能优 异 的 ７一 ｎ ， ｒ 电子 系共 轭 光 、 电材 料 ． 本 文从 有 目的地设 计 、 成有 机 噻吩 类衍 生物 Ｌ ， 合 Ｃ 继而 探 索其 作 为 Ｌ Ｃ材料 的应 用 角度 出发 ， 述 了有 机 噻吩 综
维普资讯
第２ ６卷 第 ４期
２０ 年 ４月 ０８ 文章 编 号 ：０ ４ ３ １ （０ ８ ０ — ０ — ６ １０ — ９ ８ ２０ ）４ ０ ９ ０ ４
ｄｖ ｅ ， ｅｉ ） 通过控制齐聚噻吩的共轭长度， 以发出不 同波长 的光； ｃ 可 ③研究齐聚噻吩作为光 电转换 （ ｌ ｌ ｓａ ｓ １ ｏ ｒｅ）
的物质称 为液晶 （ｑｉ ｃ ｓ ｌ Ｃ ．其主要特征是在一定程度上类似于 晶体 ， １ ｕ ｒ ｔ ， ） ｉ ｄ ｙａ Ｌ 分子呈有序排列 ．而另一方
面 ， 类似 于各 向 同性 的液 体 ， 又 即有 一定 的流 动 性 ．关 于 Ｌ Ｃ的研 究 ， 论 是低 分 子 Ｌ 无 Ｃ还是 高分 子 Ｌ ， 已 Ｃ都 经 非常 的深入 ， 且 Ｌ 而 Ｃ材料 作为 一种 显示 材料 已经得 到 非常广 泛 的应用 ． 有机 噻吩 类衍 生物 包括 齐聚 噻 吩及 其衍 生物 （ 有确 定分 子 量） 聚 噻吩及 其衍 生物 （ 子量 不确 定 ， 具 和 分 但 具有 分 子量 分布 ） 是有 机光 、 ， 电材 料 中非 常重 要 的一 大类 ． 噻吩 是 五元 环 结构 ， 符合 休 克 尔规则 ， 有适 中 具 的能隙 、 宽 的光 谱 响应 、 较 良好 的环 境稳 定性 和 热稳 定 性【 是 一类 性 能优 异 的 ７一 ｎ ， ｒ 电子 系共 轭 光 、 电材 料 ． 本 文从 有 目的地设 计 、 成有 机 噻吩 类衍 生物 Ｌ ， 合 Ｃ 继而 探 索其 作 为 Ｌ Ｃ材料 的应 用 角度 出发 ， 述 了有 机 噻吩 综
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第２ ６卷 第 ４期
２０ 年 ４月 ０８ 文章 编 号 ：０ ４ ３ １ （０ ８ ０ — ０ — ６ １０ — ９ ８ ２０ ）４ ０ ９ ０ ４
苯并噻吩类化合物的合成及其在有机光电器件中的应用研究
苯并噻吩类化合物的合成及其在有机光电器件中的应用研究随着近年来科技的不断发展，光电领域逐渐成为了研究的热点，其中有机光电器件作为一种新颖的光电半导体材料逐渐受到人们的关注。
而苯并噻吩类化合物作为一种有机半导体材料，其在有机光电器件中的应用研究成为了当前研究的热点之一。
本文将介绍苯并噻吩类化合物的合成以及其在有机光电器件中的应用研究。
一、苯并噻吩类化合物的合成苯并噻吩类化合物是一种具有良好电导性质的有机材料，其合成方法主要有以下几种：1. 合成1,4-苯并噻吩将2-丙酮基苯并噻吩和Br2在氢氧化钠存在下反应，获得1,4-苯并噻吩。
2. 合成2,5-苯并噻吩将2-氯基苯并噻吩和苯硼酸在钯催化下反应，获得2,5-苯并噻吩。
3. 合成3,4-苯并噻吩将二苯基二卤代亚烷和噻吩在铜催化下反应，获得3,4-苯并噻吩。
需要注意的是，不同的合成方法会对苯并噻吩类化合物的性质产生一定的影响。
二、苯并噻吩类化合物在有机光电器件中的应用研究苯并噻吩类化合物由于其良好的电导性质和发光性质，在有机光电器件中有着广泛的应用。
苯并噻吩类化合物主要应用于有机发光二极管（OLED）、有机太阳能电池（OSC）、有机场效应晶体管（OFET）等方面。
1. 苯并噻吩类化合物在OLED中的应用OLED是一种集合了发光二极管和有机化合物技术的新型显示技术。
苯并噻吩类化合物主要应用于OLED中的发光层，通过改变苯并噻吩类化合物的结构，可以调节OLED发光色彩和电致发光亮度。
2. 苯并噻吩类化合物在OSC中的应用OSC是一种将太阳能转化为电能的新型太阳能电池，其使用有机半导体材料作为吸收太阳光的材料。
苯并噻吩类化合物常用于OSC中的电子传输层，可以有效提升OSC的电导性和稳定性。
3. 苯并噻吩类化合物在OFET中的应用OFET是一种基于有机半导体材料的新型场效应晶体管。
苯并噻吩类化合物常用于OFET的电子传输层，可以提高OFET的电流密度和电子迁移率，从而提高器件的整体性能。
新型噻吩-硒吩-吩嗪衍生物的合成、晶体堆积方式及性质研究
新型噻吩-硒吩-吩嗪衍生物的合成、晶体堆积方式及性质研究新型噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的合成、晶体堆积方式及性质研究导言噻吩和硒吩作为有机导电材料的代表，具有良好的光电性能和化学稳定性。
将噻吩和硒吩与吩嗪结构相融合，形成新型噻吩/硒吩-吩嗪衍生物，对于探索新型导电材料具有重要意义。
本文章将介绍新型噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的合成方法、晶体堆积方式及其性质研究进展。
一、噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的合成方法噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的合成方法主要包括有机合成方法和金属有机化学方法。
1.1 有机合成方法有机合成方法是通过有机合成化学反应合成噻吩/硒吩-吩嗪衍生物。
常用的有机合成方法包括卤代烃取代反应、醇和酸的酯化反应、胺和酸的酰胺化反应等。
例如，可以通过1,4-偶极环加成反应合成目标化合物。
1.2 金属有机化学方法金属有机化学方法是通过过渡金属配合物参与反应合成噻吩/硒吩-吩嗪衍生物。
常用的金属有机化学方法包括氧化铜参与的C-H键活化反应、钯催化的偶联反应、金催化的氢化反应等。
这些金属有机化学方法具有高效、高选择性和高反应活性的特点，可实现对复杂结构目标化合物的合成。
二、噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的晶体堆积方式噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的晶体堆积方式对其光电性能起着重要影响。
一般来说，晶体堆积方式可分为H型堆积、J型堆积和H-J型混合堆积。
2.1 H型堆积H型堆积是指噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的分子沿着某一方向形成有序排列，呈现H型短程有序结构。
H型堆积方式具有较强的π-π相互作用，有助于电子的输运和载流子的传输，因此具有较好的导电性能。
2.2 J型堆积J型堆积是指噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的分子沿某一方向形成有序排列，呈现J型长程有序结构。
J型堆积方式具有较强的穿梭效应，在光电器件中可有效抑制电子与空穴的复合，提高载流子的迁移率。
2.3 H-J型混合堆积H-J型混合堆积是指噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的分子既有H 型堆积又有J型堆积的特征。
导电聚噻吩作为超级电容器电极材料的研究进展_袁美蓉
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图 ２ 低 聚 物 的 结 构 式 ［１３］ Ｆｉｇ．２ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ［１３］
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图３ ＴＰＴ 的结构式［１９］ Ｆｉｇ．３ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｓｔｒｃｕｔｕｒｅ ｏｆ ＴＰＴ［１９］
Electrochemical Polymerization
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为主，而聚噻吩既可以 ｐ型 掺 杂 又 可 以 ｎ型 掺 杂 。 ［１］ 本 文 主 要对聚噻吩超级电容器电极材料的研究成果做简要概述。
１ 噻 吩 均 聚 物 类 电 极 材 料
噻吩类聚 合 物 作 为 发 光 材 料 的 研 究 早 已 被 人 们 报 道。 １９９６年 Ｐａｓｑｕｉｅｒ等 在 ［１０］ 电化学电容进 展 国 际 会 议 上 报 道 了 一种Ⅱ型超级电容器，它的 ２个电极分别由聚 ３－氟苯噻吩和 聚噻 吩 构 成。 另 外，Ｍａｓｔｒａｇｏｓｔｉｎｏ 等 也 ［１１］ 在 会 议 上 报 道 了 另一种 既 可 以 ｐ 型 掺 杂 又 可 以 ｎ 型 掺 杂 的 聚 ３，４－双 噻 吩 基 噻吩，并与传统的 活 性 炭 材 料 进 行 性 能 对 比。 随 后，人 们 开 始关注聚噻吩类超级电容器电极材料的研究。
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为主，而聚噻吩既可以 ｐ型 掺 杂 又 可 以 ｎ型 掺 杂 。 ［１］ 本 文 主 要对聚噻吩超级电容器电极材料的研究成果做简要概述。
１ 噻 吩 均 聚 物 类 电 极 材 料
噻吩类聚 合 物 作 为 发 光 材 料 的 研 究 早 已 被 人 们 报 道。 １９９６年 Ｐａｓｑｕｉｅｒ等 在 ［１０］ 电化学电容进 展 国 际 会 议 上 报 道 了 一种Ⅱ型超级电容器，它的 ２个电极分别由聚 ３－氟苯噻吩和 聚噻 吩 构 成。 另 外，Ｍａｓｔｒａｇｏｓｔｉｎｏ 等 也 ［１１］ 在 会 议 上 报 道 了 另一种 既 可 以 ｐ 型 掺 杂 又 可 以 ｎ 型 掺 杂 的 聚 ３，４－双 噻 吩 基 噻吩，并与传统的 活 性 炭 材 料 进 行 性 能 对 比。 随 后，人 们 开 始关注聚噻吩类超级电容器电极材料的研究。
噻吩-硒吩-吩嗪衍生物的合成及性能研究
噻吩-硒吩-吩嗪衍生物的合成及性能研究噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的合成及性能研究摘要：噻吩和硒吩是两种重要的杂环化合物，具有广泛的应用前景。
本文主要介绍了噻吩和硒吩与吩嗪结构的相互作用，以及它们的合成方法和相关性能的研究进展。
在合成方法方面，介绍了几种常用的合成路线，包括哌嗪法、金属有机化学反应法等。
在性能研究方面，主要关注了噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的电子传输性质、光学性质和生物活性等。
1. 引言噻吩和硒吩是两种重要的含硫、硒的杂环化合物，具有良好的共轭性和稳定性。
它们以其结构独特性和可调控性，在有机电子器件、太阳能电池、化学传感器等领域具有广泛的应用前景。
吩嗪是一种含有一个氮原子的芳香性化合物，其与噻吩/硒吩的结合能够引入新的性质，进一步拓展了它们的应用领域。
因此，研究噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的合成及性能对于推动相关领域的发展具有重要意义。
2. 噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的合成方法2.1 哌嗪法哌嗪法是制备噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的重要方法之一。
该方法通过使用硫酸、硝普酮和胺类化合物为原料，在碱性条件下可合成出噻吩/硒吩-吩嗪衍生物。
该方法具有操作简单、反应条件温和的特点，因此在实际应用中得到广泛采用。
2.2 金属有机化学反应法金属有机化学反应法也是制备噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的一种常用方法。
该方法以金属有机化合物为催化剂，在适当的反应条件下催化噻吩/硒吩和吩嗪之间的环合反应，得到所需产物。
该方法具有高效、高选择性的特点，能够合成复杂结构的噻吩/硒吩-吩嗪衍生物。
3. 噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的性能研究3.1 电子传输性质噻吩/硒吩-吩嗪衍生物在有机电子器件中具有良好的电子传输性质。
研究表明，引入吩嗪结构可以调节其能带结构，提高载流子的迁移率和电子传输性能。
此外，通过控制合成方法和材料结构的调控，还可以进一步提高噻吩/硒吩-吩嗪衍生物的电子传输性能。
3.2 光学性质噻吩/硒吩-吩嗪衍生物在光学性质方面也显示出优异的性能。
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关键词 噻吩 , 电致发光材料 , 光敏材料
Research progress on photoelectric materials of thiophene
Liu Wei Chen Ruikui Liu Jianhui Yang Xichuan Sun Licheng (State Key Laborato ry of Fine Chemical , Dalian University of T echnology , Dalian 116012)
1 噻吩类化合物用于电致发光材料方面
1.1 聚合物类 聚噻吩(PT H)作为高分子发光材料的突出特点
是能够发红光 , 而其缺点是荧光量子效率较低 , 导致 其器件的电致发光效率和亮度都比较低 。
聚噻吩发光特性研究主要集中在聚(3-烷基噻 吩)类多聚物方面 。O hmo ri 等[ 3] 首先用 1(见图 1) 做发光层制成了发桔红色光的电致发光器件 , 并研 究了烷基链长度对电致发光特性的影响 。 发现随着 烷基链的增长 , 发光强度增大 , 但亮度较低 。
Key words thiophene , electroluminescence ma terial , photosensitizer
五元杂环化合物如噻吩 、呋喃及吡咯在环上都 有六个 π电子 , 符合休克尔规则 , 具有芳香性 。 噻吩 的电子云密度要比其他两个高 , 因此噻吩具有独特 的光学性质和电子传输能力[ 1, 2] 。 随着光电材料研 究的迅猛发展 , 噻吩类化合物以其良好的光电性质 , 越来越多地应用于光电材料领域 。本文将重点介绍 噻吩类化合物在电致发光材料以及光敏材料两个方 面的应用 。
N oda 等[ 12] 曾指出 , 在聚合型或分子型 发光材
图 2
料中 , 杂环噻吩的数目以及取代的位置可调控发光 波长 。 Dingem ans 等[ 13] 利用噻吩基团对联苯类(如 化合物 13 .14 .15 .16)进行发光波长调节 , 发光颜色 可从蓝色(409nm)到绿色(490nm)。 噻吩取代苯环 时 , 会导致发光波长红移 , 发光峰形变宽 。 但噻吩的 位置从端部移到中间时 , 发光波长从 409 nm 红移至 490 nm 。 其原因是由于噻吩是五元环 , 其 2 , 5 位外 共环键角为 148°, 从而减少了相邻苯环邻位质子的 主体障碍作用 , 故减少了噻吩与相邻苯环的平均扭 曲角度 , 增加分子的共平面性 , 使发射波长红移 。
F at tori 等[ 14] 合成的联噻吩齐聚物 17 具有很高 的荧光量子效率 。 其发光波长为 600nm(橘红), 开 启电压只有 2V , 在 6V 驱动电压下最大量子效率可 达到 0.13 %, 表现出很好的光电特性 。
图 3
第 11 期
刘伟等 :噻吩类光电材料的研究进展
· 17 ·
第 32 卷第 11 期 2004 年 11 月
化工 新型材料 N EW CHEM ICA L M AT ERIA LS
Vol.32 No.11 ·15·
噻吩类光电材料的研究进展
刘 伟 陈瑞奎 刘建辉 杨希川 孙立成 (大连理工大学精细化工国家重点实验室 , 大连 116012)
摘 要 对噻吩类化合物在电致发光材料和光敏材料两个光电材料领域的研究进展进行了综 述 , 电致发光材料包括 :聚合物类 , 齐聚物类 , 金属络合物类 ;光敏材料主要包括 Gr‐ tzel 电池 、光动力学 治疗两个方面 。 并对噻吩类光电材料的发展前景和方向作了评述 。
蓝色发光 聚合物 的发展迅 速且具有 良好的性 能 。部分蓝色聚合物(如芴 , 咔唑)具有较宽的发射 带宽 , 可与噻吩 、取代噻吩等基团共聚 , 利用分子间 能量转移 , 实现红光发射 。 Leclerc 等[ 7] 将齐聚噻吩 与芴 共聚 得到 化合 物 6 。 多层 器件 的 发射 为 666 nm , 且没有芴的发射出现 。 Shim 等[ 8] 将含有噻吩 的红光单体 BT CVB 的与芴共聚得到化合物 7 。 随 着共聚物中 BT CVB 含量增加 , 芴的发射逐渐减弱 , 光谱红移 ;当含量为 15 %时 , 芴的发射完全消失 , 得 到明亮的红光发射(630 nm), 很好地实现了蓝光到 红光的能量转移 。Cao 等[ 9] 合成了生色团 4 , 7-噻吩2 , 1 , 3-苯噻二唑(DBT)与芴的嵌段共聚物 8 。 DBT 的含量大于 15 %时 , 为单一的红光发射 , 器件的最 大 EQE 为 1.4 %, 高效的能量转移大大提高了器件 的效率 。 Leclerc 等[ 10] 将齐聚噻吩应用到咔唑系列 体系 , 合成了红色聚合物 9 , 量子效率达 25 %。 1.2 齐聚物类
1.3 金属有机小分子类 近年来 , 有机金属配合物成为电致发光材料的
一个重要研究领域 。这类分子具有分子结构确定 , 易分离纯化等优点 , 且兼有无机物的优点 。噻吩也 被广泛应用到这一领域 。
Edw in C 等[ 15] 研究发现单独的 Ru(terpy)22+ 基 本上没有发光特性 , 而将 2 个或 3 个 Ru(terpy)22+ 单体用噻 吩间隔连接 , 就有很好 的发光性 能 。 T ed M 等[ 16] 报道了一类双核联吡啶钌络合物 , 中间以齐 聚噻吩作为桥的化合物 , 并对其光电性质进行了研 究 , 发现随着噻吩数目的增加 , 电子转移的数目也随 之增加 。 此类化合物可与 PPV 掺杂 , 作为电致发光 器件的 发光 层 , 形成 独特的 红绿 光 开关 类分 子器 件[ 17] 。
稀土元素铕的配合物以其独特的发光特性成为 红色发光材料的研究重点 。噻吩被广泛应用于其配 体中 。 Kido 等[ 18] 首次将以噻吩为配体的配合物 18 应用到 O L ED 中 , 得到了 Eu3+的特征发射 , 但是最 大亮度仅为 0.3cd/ m2 。 由于配位数 没有达到饱和 而且空配位由 水分子占据 , 因而 器件的效 率很差 。 配合物 19 而以 Phen 为第二配体 , 配合物的成膜型 及发光性能就改善很多[ 19] 。O kada 等[ 20] 合成了噻 吩类 配 合 物 20 , 可 以 蒸 镀 , 器 件 最 大 的 亮 度 为 450cd/ m2 。Cheng 等[ 21] 合成了可蒸镀的配合物 21 , 多层器件的亮度达到 1670cd/m2 。 噻吩环的修饰以 及喹喔啉的配位明显改善了材料的电子传输性能 。
图 4
2 噻吩类化合物用于光敏材料方面
光敏材料可作为利用太阳能的载体 , 它能吸收 太阳光的能量并将其转化为电能或者化学能等 。 当 把噻吩结构引入其 他的有机光敏 材料分子的 设计 中 , 可以获得优良的光物理化学性能 。
染料敏化纳米晶体太阳能电池(又称为 Gr‐ tzel 电池)是最近出现的一类具有实用化前景的光电化 学电池[ 22 ～ 24] 。这类电池的关键部分是光敏染料敏 化的烧结在导电玻璃基底上
Abstract T he research progress of thiophene compounds in photoelectric materials such as electroluminescence mate-
rials and pho tosensitizers was summarized .Electroluminescence materials include poly mer , oligomer and metal complex .Photosensitizers include Gr‐ tzel cells and photodynamics treatment .Future trend was also discussed .
Kocw 等[ 11] 合成出一系列的 OPV 型发光材料 , 研 究发现化合物 10 由于噻吩电子密度较大 , HOMO 轨 道能级降低 , 有利于空穴传输 , 可产生蓝 -绿光 。 另 外比较化合物 10 , 11, 12 , 萘核取代 苯核时 , 红移 10 nm 。而噻吩取代苯核时 , 红移 50 nm 。这说明噻吩的 电子云密度对发光材料的发光波长影响很大 。
的纳米 TiO2 薄膜所构成的光阳极 , 光敏染料吸 收太阳光的能量到达激发态 , 并将激发态的电子注 入到纳米 T iO2 的导带 , 实现电荷分离 。提高光敏染 料对可见光的吸收范围 , 并最大限度的将太阳能转 化为电能是研究的热点之一 。Hara K 等[ 25 , 26] 通过 在传统的香豆素母体结构上引入噻吩结构 , 合成了 化合物 22 和 23 , 并 通过-COOH 键 合到纳 米 TiO2 上 , 有效的提高了香豆素类化合物对纳米 TiO2 敏化 性能 。 将化合物 22 用在染料敏化纳米晶体太阳能 电池上 , 在模拟太阳光照射下(100mW/ cm2), 其光 电转化效 率达到 7.7 %, 这是迄今为止纯有 机染料 敏化剂所得到的最好的结果 。 Spiekermann S 等[ 27] 报道了以多聚噻吩 24 和 25 为光敏剂并兼电荷传导 介质的染料敏化纳米 T iO2 太阳能电池 , 其开路电压 达到 0.65V , 短 路 电 流 为 60μA/ cm2 。 Kaneko M 等[ 28] 以不同烷基取代的聚噻吩敏化纳米 T iO2 , 得到 了类似的结果 。 罗臻等[ 29] 研究 了低聚噻吩酸类化 合物 26 和 27 对纳米 TiO2 的敏化效 果 , 通过 其与 N3 染料的共敏化 , 发现低聚噻吩酸类化合物可以拓 宽染料的光谱吸收范围 , 提高电池的性能 。
光 动力 学治疗(PD T)是 现在 癌 症治 疗 中的 一 种 方法 , 光敏材料在 PDT 中的应用主要是卟啉类化合 物 。其基本原理是在敏化剂的参与下 , 经光激发产 生单线态的氧 , 可使有机体 、细胞或生物分子发生机 能及形态变化 , 严重的可致受伤或者坏死 。 而这个 作用过程必须有氧参与 , 因此又称光敏氧化作用 。
Research progress on photoelectric materials of thiophene
Liu Wei Chen Ruikui Liu Jianhui Yang Xichuan Sun Licheng (State Key Laborato ry of Fine Chemical , Dalian University of T echnology , Dalian 116012)
1 噻吩类化合物用于电致发光材料方面
1.1 聚合物类 聚噻吩(PT H)作为高分子发光材料的突出特点
是能够发红光 , 而其缺点是荧光量子效率较低 , 导致 其器件的电致发光效率和亮度都比较低 。
聚噻吩发光特性研究主要集中在聚(3-烷基噻 吩)类多聚物方面 。O hmo ri 等[ 3] 首先用 1(见图 1) 做发光层制成了发桔红色光的电致发光器件 , 并研 究了烷基链长度对电致发光特性的影响 。 发现随着 烷基链的增长 , 发光强度增大 , 但亮度较低 。
Key words thiophene , electroluminescence ma terial , photosensitizer
五元杂环化合物如噻吩 、呋喃及吡咯在环上都 有六个 π电子 , 符合休克尔规则 , 具有芳香性 。 噻吩 的电子云密度要比其他两个高 , 因此噻吩具有独特 的光学性质和电子传输能力[ 1, 2] 。 随着光电材料研 究的迅猛发展 , 噻吩类化合物以其良好的光电性质 , 越来越多地应用于光电材料领域 。本文将重点介绍 噻吩类化合物在电致发光材料以及光敏材料两个方 面的应用 。
N oda 等[ 12] 曾指出 , 在聚合型或分子型 发光材
图 2
料中 , 杂环噻吩的数目以及取代的位置可调控发光 波长 。 Dingem ans 等[ 13] 利用噻吩基团对联苯类(如 化合物 13 .14 .15 .16)进行发光波长调节 , 发光颜色 可从蓝色(409nm)到绿色(490nm)。 噻吩取代苯环 时 , 会导致发光波长红移 , 发光峰形变宽 。 但噻吩的 位置从端部移到中间时 , 发光波长从 409 nm 红移至 490 nm 。 其原因是由于噻吩是五元环 , 其 2 , 5 位外 共环键角为 148°, 从而减少了相邻苯环邻位质子的 主体障碍作用 , 故减少了噻吩与相邻苯环的平均扭 曲角度 , 增加分子的共平面性 , 使发射波长红移 。
F at tori 等[ 14] 合成的联噻吩齐聚物 17 具有很高 的荧光量子效率 。 其发光波长为 600nm(橘红), 开 启电压只有 2V , 在 6V 驱动电压下最大量子效率可 达到 0.13 %, 表现出很好的光电特性 。
图 3
第 11 期
刘伟等 :噻吩类光电材料的研究进展
· 17 ·
第 32 卷第 11 期 2004 年 11 月
化工 新型材料 N EW CHEM ICA L M AT ERIA LS
Vol.32 No.11 ·15·
噻吩类光电材料的研究进展
刘 伟 陈瑞奎 刘建辉 杨希川 孙立成 (大连理工大学精细化工国家重点实验室 , 大连 116012)
摘 要 对噻吩类化合物在电致发光材料和光敏材料两个光电材料领域的研究进展进行了综 述 , 电致发光材料包括 :聚合物类 , 齐聚物类 , 金属络合物类 ;光敏材料主要包括 Gr‐ tzel 电池 、光动力学 治疗两个方面 。 并对噻吩类光电材料的发展前景和方向作了评述 。
蓝色发光 聚合物 的发展迅 速且具有 良好的性 能 。部分蓝色聚合物(如芴 , 咔唑)具有较宽的发射 带宽 , 可与噻吩 、取代噻吩等基团共聚 , 利用分子间 能量转移 , 实现红光发射 。 Leclerc 等[ 7] 将齐聚噻吩 与芴 共聚 得到 化合 物 6 。 多层 器件 的 发射 为 666 nm , 且没有芴的发射出现 。 Shim 等[ 8] 将含有噻吩 的红光单体 BT CVB 的与芴共聚得到化合物 7 。 随 着共聚物中 BT CVB 含量增加 , 芴的发射逐渐减弱 , 光谱红移 ;当含量为 15 %时 , 芴的发射完全消失 , 得 到明亮的红光发射(630 nm), 很好地实现了蓝光到 红光的能量转移 。Cao 等[ 9] 合成了生色团 4 , 7-噻吩2 , 1 , 3-苯噻二唑(DBT)与芴的嵌段共聚物 8 。 DBT 的含量大于 15 %时 , 为单一的红光发射 , 器件的最 大 EQE 为 1.4 %, 高效的能量转移大大提高了器件 的效率 。 Leclerc 等[ 10] 将齐聚噻吩应用到咔唑系列 体系 , 合成了红色聚合物 9 , 量子效率达 25 %。 1.2 齐聚物类
1.3 金属有机小分子类 近年来 , 有机金属配合物成为电致发光材料的
一个重要研究领域 。这类分子具有分子结构确定 , 易分离纯化等优点 , 且兼有无机物的优点 。噻吩也 被广泛应用到这一领域 。
Edw in C 等[ 15] 研究发现单独的 Ru(terpy)22+ 基 本上没有发光特性 , 而将 2 个或 3 个 Ru(terpy)22+ 单体用噻 吩间隔连接 , 就有很好 的发光性 能 。 T ed M 等[ 16] 报道了一类双核联吡啶钌络合物 , 中间以齐 聚噻吩作为桥的化合物 , 并对其光电性质进行了研 究 , 发现随着噻吩数目的增加 , 电子转移的数目也随 之增加 。 此类化合物可与 PPV 掺杂 , 作为电致发光 器件的 发光 层 , 形成 独特的 红绿 光 开关 类分 子器 件[ 17] 。
稀土元素铕的配合物以其独特的发光特性成为 红色发光材料的研究重点 。噻吩被广泛应用于其配 体中 。 Kido 等[ 18] 首次将以噻吩为配体的配合物 18 应用到 O L ED 中 , 得到了 Eu3+的特征发射 , 但是最 大亮度仅为 0.3cd/ m2 。 由于配位数 没有达到饱和 而且空配位由 水分子占据 , 因而 器件的效 率很差 。 配合物 19 而以 Phen 为第二配体 , 配合物的成膜型 及发光性能就改善很多[ 19] 。O kada 等[ 20] 合成了噻 吩类 配 合 物 20 , 可 以 蒸 镀 , 器 件 最 大 的 亮 度 为 450cd/ m2 。Cheng 等[ 21] 合成了可蒸镀的配合物 21 , 多层器件的亮度达到 1670cd/m2 。 噻吩环的修饰以 及喹喔啉的配位明显改善了材料的电子传输性能 。
图 4
2 噻吩类化合物用于光敏材料方面
光敏材料可作为利用太阳能的载体 , 它能吸收 太阳光的能量并将其转化为电能或者化学能等 。 当 把噻吩结构引入其 他的有机光敏 材料分子的 设计 中 , 可以获得优良的光物理化学性能 。
染料敏化纳米晶体太阳能电池(又称为 Gr‐ tzel 电池)是最近出现的一类具有实用化前景的光电化 学电池[ 22 ～ 24] 。这类电池的关键部分是光敏染料敏 化的烧结在导电玻璃基底上
Abstract T he research progress of thiophene compounds in photoelectric materials such as electroluminescence mate-
rials and pho tosensitizers was summarized .Electroluminescence materials include poly mer , oligomer and metal complex .Photosensitizers include Gr‐ tzel cells and photodynamics treatment .Future trend was also discussed .
Kocw 等[ 11] 合成出一系列的 OPV 型发光材料 , 研 究发现化合物 10 由于噻吩电子密度较大 , HOMO 轨 道能级降低 , 有利于空穴传输 , 可产生蓝 -绿光 。 另 外比较化合物 10 , 11, 12 , 萘核取代 苯核时 , 红移 10 nm 。而噻吩取代苯核时 , 红移 50 nm 。这说明噻吩的 电子云密度对发光材料的发光波长影响很大 。
的纳米 TiO2 薄膜所构成的光阳极 , 光敏染料吸 收太阳光的能量到达激发态 , 并将激发态的电子注 入到纳米 T iO2 的导带 , 实现电荷分离 。提高光敏染 料对可见光的吸收范围 , 并最大限度的将太阳能转 化为电能是研究的热点之一 。Hara K 等[ 25 , 26] 通过 在传统的香豆素母体结构上引入噻吩结构 , 合成了 化合物 22 和 23 , 并 通过-COOH 键 合到纳 米 TiO2 上 , 有效的提高了香豆素类化合物对纳米 TiO2 敏化 性能 。 将化合物 22 用在染料敏化纳米晶体太阳能 电池上 , 在模拟太阳光照射下(100mW/ cm2), 其光 电转化效 率达到 7.7 %, 这是迄今为止纯有 机染料 敏化剂所得到的最好的结果 。 Spiekermann S 等[ 27] 报道了以多聚噻吩 24 和 25 为光敏剂并兼电荷传导 介质的染料敏化纳米 T iO2 太阳能电池 , 其开路电压 达到 0.65V , 短 路 电 流 为 60μA/ cm2 。 Kaneko M 等[ 28] 以不同烷基取代的聚噻吩敏化纳米 T iO2 , 得到 了类似的结果 。 罗臻等[ 29] 研究 了低聚噻吩酸类化 合物 26 和 27 对纳米 TiO2 的敏化效 果 , 通过 其与 N3 染料的共敏化 , 发现低聚噻吩酸类化合物可以拓 宽染料的光谱吸收范围 , 提高电池的性能 。
光 动力 学治疗(PD T)是 现在 癌 症治 疗 中的 一 种 方法 , 光敏材料在 PDT 中的应用主要是卟啉类化合 物 。其基本原理是在敏化剂的参与下 , 经光激发产 生单线态的氧 , 可使有机体 、细胞或生物分子发生机 能及形态变化 , 严重的可致受伤或者坏死 。 而这个 作用过程必须有氧参与 , 因此又称光敏氧化作用 。