設(shè)計合成了Por-N,Por-NBr,Por-Cu-N和Por-Cu-NBr四種水醇溶性小分子卟啉衍生物.對這類卟啉小分子衍生物的紫外可見吸收光譜研究表明,基于金屬銅配位的卟啉小分子衍生物較未配位化合物有微弱的藍移.循環(huán)伏安法對這類小分子卟啉衍生物的研究表明,基于金屬銅配合物的卟啉衍生物的最高占有分子軌道能級均沒有明顯變化.采用空間電荷限制電流方法對小分子卟啉衍生物的研究表明,基于金屬銅配位的卟啉小分子衍生物的電子遷移率得到明顯提高.以聚合物PCE10為給體材料,富勒烯衍生物PC71BM為受體材料,以及合成的小分子卟啉衍生物為陰極界面層制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/PCE10:PC71BM/卟啉小分子衍生物/Al的聚合物太陽電池器件.器件研究結(jié)果表明,化合物Por-NBr,Por-Cu-N與Por-Cu-NBr作為電子傳輸層的器件的光電轉(zhuǎn)換效率達到9%以上,其中以Por-Cu-N作為陰極界面層的器件達到的最高效率為9.12%,相應(yīng)器件的短路電流密度,開路電壓以及填充因子分別為16.91 m A·cm-2,0.79 V和68.1%.表明這類水醇溶性小分子卟啉衍生物作為聚合物太陽... 

【文章來源】：化學學報. 2015,73(11)北大核心SCICSCD

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卟啉小分子衍生物的示差掃描熱分析曲線

化學學報研究論文1156http://sioc-journal.cn2015ShanghaiInstituteofOrganicChemistry,ChineseAcademyofSciencesActaChim.Sinica2015,73,1153—1160圖1卟啉小分子衍生物的示差掃描熱分析曲線Figure1DSCcharacteristicsofporphyrinderivatives出明顯的失重過程,可能是由于在加熱升溫過程中失去水.合成的目標分子具有良好的熱穩(wěn)定性,有利于獲得更好的器件效果及器件壽命.圖2卟啉小分子衍生物的熱失重曲線Figure2Thermalgravimetriccharacteristicsoftheporphyrinderiva-tives.2.2紫外-可見光吸收性能合成的卟啉小分子衍生物在甲醇溶液(濃度為1×10－3mgmL－1)以及固體膜的紫外-可見吸收光譜(UV-vis)如圖4所示.由圖4a可以看出,所合成的卟啉小分子衍生物在甲醇溶液中具有非常類似的吸收特性.在卟啉的側(cè)鏈引入極性的胺基并未改變其吸收特性,化合物Por-N和Por-NBr的最大吸收峰波長為417nm,而含有金屬銅的配位的化合物Por-Cu-N和Por-Cu-NBr的最大吸收峰波長為414nm.與卟啉小分子衍生物在溶液中的吸收相比,其在薄膜狀態(tài)下的吸收光譜明顯寬化,最大吸收峰的半高寬由在溶液中的13nm增加至大約40nm,這種很明顯的吸收峰的寬化可能來自于卟啉環(huán)在薄膜狀態(tài)下的堆積,導致分子間相互作用力增加,從而引起吸收峰的明顯寬化.此外,所有材料在薄膜狀態(tài)下的吸收未表現(xiàn)出明顯的差別,其最大吸收峰位于431～437nm的范圍,說明在卟啉小分子的側(cè)鏈引入極性的胺基和季銨鹽的極性基團并未顯著影響材料的吸收特性.圖3小分子在甲醇溶液(a)及固體膜(b)中的紫外可見吸收光譜Figure3UV-visabsorptionspectraofcompounds(a)inMeOHsolu-tion(1×10－3mgmL－1)and(b)asthinfilms2.3電化學性能通過循環(huán)伏安法(CV)研究合成的卟啉小分子衍生物的電?

峰波長為417nm,而含有金屬銅的配位的化合物Por-Cu-N和Por-Cu-NBr的最大吸收峰波長為414nm.與卟啉小分子衍生物在溶液中的吸收相比,其在薄膜狀態(tài)下的吸收光譜明顯寬化,最大吸收峰的半高寬由在溶液中的13nm增加至大約40nm,這種很明顯的吸收峰的寬化可能來自于卟啉環(huán)在薄膜狀態(tài)下的堆積,導致分子間相互作用力增加,從而引起吸收峰的明顯寬化.此外,所有材料在薄膜狀態(tài)下的吸收未表現(xiàn)出明顯的差別,其最大吸收峰位于431～437nm的范圍,說明在卟啉小分子的側(cè)鏈引入極性的胺基和季銨鹽的極性基團并未顯著影響材料的吸收特性.圖3小分子在甲醇溶液(a)及固體膜(b)中的紫外可見吸收光譜Figure3UV-visabsorptionspectraofcompounds(a)inMeOHsolu-tion(1×10－3mgmL－1)and(b)asthinfilms2.3電化學性能通過循環(huán)伏安法(CV)研究合成的卟啉小分子衍生物的電化學性能.采用CHI660A電化學工作站,在氬氣保護下,以六氟磷酸四正丁基銨(Bu4NPF6)的0.1molL－1的無水乙腈為溶液,用標準的三電極電化學電池來測定,飽和甘汞電極為參比電極,鉑碳電極為工作電極,鉑絲為輔助電極.圖4所示為經(jīng)二茂鐵(Fc＋/Fc)氧化還原電位校準的小分子卟啉衍生物Por-N和Por-Cu-N的循環(huán)伏安曲線.經(jīng)過多次嘗試,未測出側(cè)鏈含有極性季銨鹽基團的卟啉小分子衍生物Por-NBr和Por-Cu-NBr的氧化還原特征信號.考慮到胺基轉(zhuǎn)化為季銨鹽基團的離子化過程并未改變分子的共軛結(jié)構(gòu),因此不會顯著影響氧化還原電位.由圖5可知,Por-N和Por-Cu-N的起始氧化電位(Eox)分別為0.64和0.62V,而起始還原電位分別為－1.32和－1.35V.相同實驗條件下測得二茂鐵(Fc＋/Fc)的氧化還原電位為0.38V,根據(jù)已知二茂鐵(Fc＋/Fc)對應(yīng)的真空能級為4.80eV,則Por-N和Por-Cu-N的最高

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3140706