论文部分内容阅读
苝及其衍生物具有优异的化学、热和光化学稳定性,对从可见区到红外区的光有很强的吸收,是一类性能特异的分子电子学材料,在激光材料、生物荧光探针分子、液晶显示材料、电致发光器件、感光体及太阳能电池方面已经有着很广泛的应用,对它们的发光性质及其他光物理性质的研究一直以来都是异常活跃的课题。本文设计并合成了多种新颖的苝系衍生物,并对其进一步的修饰和性质作了研究。论文主要包括以下内容:第一章:概述了苝系衍生物的合成、性质的研究现状,并介绍了其在功能材料方面重要的应用价值,指出本文所提出的采用不对称的合成方法获得新颖的苝类衍生物为本文的主要创新点。第二章:我们以较高的产率给出了合成3个1, 7-不对称取代的3,4:9,10-苝二酰亚胺化合物(2a, 2b和3)的有效方法,并且在光化学和电化学方面对不同取代基对相同的PDI母体的影响作了研究,得出的结论同计算的结果相一致。并且通过UV-vis吸收光谱和SEM图片讨论了这三种化合物在溶液和固态下的组装行为。苝类化合物的光谱性能主要是基于它的分子结构中的大π电子共轭体系,苝为缺电子结构,当在苝母体结构的1、6、7、12位上引入供电子基团(对叔丁基苯氧基或吡咯烷基)时,会在其分子内形成了电子给-受体结构;在进行光的吸收时,分子内部会发生激发态下的电子转移(PET),在一定程度上克服了母体结构扭曲所带来的不利影响,使得其基态和激发态之间的能量差缩小,降低电子跃迁所需能量,从而使得化合物的光谱吸收向深色方向移动;此外,由于存在着良好的给-受体之间激发态电子转移,会导致分子内电子传递和能量转换的进行,并会使得整个分子体系的荧光强度减弱,荧光降低。而这种良好的给-受体分子结构对于在光能转化研究方面的应用是非常重要的。第三章:我们讨论了在苝母体碳原子上直接引入取代基会为整个分子的电化学和光化学特征带来明显的影响效果,而在酰亚胺的氮原子上引入带有增溶特征的取代基团通常不会对他们的吸收和发射特征带来太多明显的变化,在此我们期望在溶解性良好的酚代苝母体上直接引入给电子取代基,拓宽有机功能材料在可见光区的光能吸收范围,使该类化合物的吸收光谱红移至近红外和红外区域,有效改善以前的功能材料在可见光区吸收波长短,光稳定性和热稳定性差等不利因素,从而满足其在太阳能电池等领域的要求。并对这种思路的可行性以及目前存在的缺陷进行了分析和讨论。