本文關(guān)鍵詞：具有單線態(tài)裂分性質(zhì)的分子設(shè)計(jì)與理論研究

  更多相關(guān)文章： 太陽能電池 芘 單線態(tài)裂分 多自由基性質(zhì) TDDFT/TDA CASSCF

【摘要】：單線態(tài)裂分(Singlet fission, SF)是在有機(jī)生色團(tuán)材料上一個單線態(tài)激子裂分成兩個三線態(tài)激子的多激子生成過程。理論上,單線態(tài)裂分的這種長壽命的三線態(tài)激子加倍作用會使光電轉(zhuǎn)換理論效率增加到47.7%,突破了傳統(tǒng)太陽能電池Shockley-Queisser效率極限33.7%,因此,單線態(tài)裂分研究引起了科學(xué)界和工程界的廣泛關(guān)注。本論文設(shè)計(jì)一系列新的芳香芘環(huán)衍生物,通過SF能量匹配條件和多自由基特征探討化學(xué)修飾結(jié)構(gòu)與單線態(tài)裂分子性質(zhì)的關(guān)系。(1)在芘分子上引入雙呋喃環(huán)和氰基設(shè)計(jì)了具有多自由基性質(zhì)的單線態(tài)裂分分子。采用自旋投影非限制性HF (PUHF)方法來預(yù)測其多自由基性質(zhì)與yi。用TDDFT/TDA方法和完全活性空間自洽場方法(CASSCF)以及N電子價(jià)態(tài)微擾理論方法(NEVPT2)探討了化學(xué)結(jié)構(gòu)與其SF的能級條件關(guān)系。計(jì)算結(jié)果表明,五種雙呋喃并芘化合物中PDF-5分子接近滿足具有雙自由基性質(zhì)的SF能量條件,而其4、5位置單氰基取代的PDFC-4和PDFC-5滿足SF條件,奇電子密度計(jì)算表明他們具有明顯的雙自由基性質(zhì)(y00.46)以及弱的四自由基性質(zhì)。(2)用等電子對取代策略對芘環(huán)進(jìn)行單、雙BN取代,設(shè)計(jì)了具有多自由基性質(zhì)的小單線態(tài)裂分分子。在驗(yàn)證分子衍生物的多自由基的基礎(chǔ)上,采用TDDFT方法對SF的能級條件進(jìn)行計(jì)算。并使用CASSCF以及NEVPT2驗(yàn)證能級計(jì)算的準(zhǔn)確性。多自由基性質(zhì)yi計(jì)算結(jié)果表明,加入一對BN取代基的衍生物沒有雙自由基性質(zhì),且不滿足SF能級條件。加入兩對頭尾相接的BN等電子基團(tuán)可以在分子中形成兩個推拉式穩(wěn)定自由基中心,即形成一個大的推拉式穩(wěn)定雙自由基結(jié)構(gòu)(N→B→N→B→N)。并且通過能級匹配條件可以確定nba-2和nba-3滿足SF能級條件。
【關(guān)鍵詞】：太陽能電池 芘 單線態(tài)裂分 多自由基性質(zhì) TDDFT/TDA CASSCF
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O621.13
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 前言8-13
• 1.1 引言8-9
• 1.2 單線態(tài)裂分原理9-10
• 1.3 單線態(tài)裂分(Singlet Fission)染料敏化劑分子的研究進(jìn)展10-12
• 1.4 研究目的和研究內(nèi)容12-13
• 1.4.1 研究目的12
• 1.4.2 研究內(nèi)容12-13
• 第二章 基于多重自由基特征的雙呋喃并芘衍生物的分子設(shè)計(jì)13-24
• 2.1 前言13-14
• 2.2 計(jì)算方法14-15
• 2.3 結(jié)果與討論15-23
• 2.3.1 單線態(tài)裂分能級條件與分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系15-20
• 2.3.2 多自由基性質(zhì)與分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系20-23
• 2.4 小結(jié)23-24
• 第三章 等電子對取代方法設(shè)計(jì)單線態(tài)裂分分子的理論研究24-32
• 3.1 前言24-25
• 3.2 計(jì)算方法25
• 3.3 結(jié)果與討論25-31
• 3.3.1 垂直激發(fā)能的計(jì)算方法25-28
• 3.3.2 多自由基性質(zhì)與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系的討論28-31
• 3.4 小結(jié)31-32
• 參考文獻(xiàn)32-38
• 致謝38-39
• 在學(xué)期間公開發(fā)表論文及著作情況39

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本文編號：910082