李闯创课题组完成高难度明星分子Vinigrol的最短全合成 近日,我校化学系教授李闯创课题组在国际顶尖化学期刊《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society,简称JACS)发表论文,报道了明星天然产物Vinigrol的高效不对称全合成。
权泽卫课题组在《先进材料》发表重要研究进展 近日,南科大化学系教授权泽卫课题组在新型纳米金属间化合物领域取得最新进展,该成果发表在材料领域顶级期刊《先进材料》(Advanced Materials,IF:25.806)。
化学系徐晶课题组在《美国化学会志》发表成重要进展 近日,徐晶课题组再次在复杂笼状天然产物全合成领域取得重要进展,在《美国化学会志》发表重要研究论文,报道复杂笼状虎皮楠生物碱Caldaphnidine O的国际首次全合成。
化学系徐晶课题组在《美国化学会志》发表成果 近日,我校化学系副教授徐晶课题组成功地完成了复杂虎皮楠生物碱Dapholdhamine B及其内酯衍生物的对映选择性全合成工作,相关研究成果在《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.)上发表。
化学系刘心元课题组在自由基不对称化学领域取得重要研究进展 近日,我校化学系教授刘心元课题组在不对称碳–碳键偶联领域取得了重要研究进展。研究成果近期在《自然化学》(Nature Chemistry,IF:23.193)在线发表。
化学系黄文忠课题组在《美国化学会志》发表最新研究成果 近日,我校化学系副教授黄文忠课题组成功合成了一系列高发光强度的铑(III)配合物,并首次将其应用于有机电致发光二极管,取得重要研究进展。该成果在国际顶尖化学期刊《美国化学会志》

2019-03-19     科研新闻


我系本科生钟筱蔚在国际知名期刊发表有关氯取代给体聚合物的一作论文

近日,我校化学系本科生钟筱蔚以第一作者在聚合物领域知名期刊Macromolecules(《大分子》,自然指数期刊)上发表关于聚合物太阳能电池的最新研究成果,题为“Synergistic Effect of Chlorination and Selenophene: Achieving Elevated Solar Conversion in Highly Aggregated Systems”,化学系何凤副教授为本文通讯作者。

  有机太阳电池因其具有低成本制备,轻质量和可大面积溶液加工等优点受到广泛关注。研究者通常通过优化分子结构来调节材料体系的能级分布和薄膜形貌以提升器件性能。在聚合物中引入硒酚单元可以提高结晶性,但对应材料往往开路电压比较低。氯原子取代被证明可以有效地调节能级结构和分子堆积从而提升光电转换效率。该研究通过协同硒酚单元和氯取代噻吩来研究形貌和堆积对太阳能电池器件的性能影响,设计了聚合物PBT3TClSe和PBT3TSe。器件数据表明,氯取代使得开路电压有一定的提升同时保持着相对较高的短路电流,从而获得了较高的光电转换效率。进一步的表征数据发现,虽然氯取代和硒酚的结合引起了高度聚集,一般认为会阻碍激子分离引起双分子淬灭从而影响器件性能。但因为氯原子的空3d轨道有吸引π电子和孤电子对的能力,引起的较强的分子间作用缩短了分子间距离,从而利于电荷传输,器件性能整体得到提升。因此高聚集状态的活性层不一定导致器件性能下降,协同引入氯原子和硒酚可以有效地提高太阳能电池转换效率。

图文解析:


图1. 聚合物合成路线



图2. 聚合物能级和差示扫描量热法(DSC)对聚合物的表征

氯取代PBT3TClSe分子的HOMO能级降低是开路电压提高的关键。根据依数性对DSC数据的分析可得出相对PBT3TSe而言,氯取代的PBT3TClSe和PC71BM有更高程度的混合。



图3, 原子力显微镜(AFM)图和投射电子显微镜(TEM)图

AFM和TEM图都表明PBT3TClSe:PC71BM有着更强烈的聚集。


图4,聚合物混合膜的掠入射广角X射线谱(GIWAXS)


  GIWAXS谱图表明,PBT3TSe有着高比例的“面朝上”取向,有利于电荷在电极间传输,而PBT3TClSe则相对没有主要的取向,但有着更短的分子距离,同样利于电荷传输,因而保持着较高性能。


  该项研究得到国家自然基金委员会、深圳市科创委员会基础研究学科布局项目、南方科技大学启动经费与深圳市格拉布斯研究院经费的支持。同时也感谢美国阿贡国家实验室陈伟教授提供的同步辐射测试合作。


论文链接:

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acs.macromol.8b02445



课题组介绍:南方科技大学何凤副教授课题组经过过去多年的不断努力,始终坚持通过精准控制分子弱相互作用调控材料结构形貌和性能的研究思路,分别通过氯原子的Cl-S、Cl-π等超分子相互作用调控有机光电材料分子的排列方式,构筑更加适合有机太阳电池器件的材料体系;同时利用共轭聚合物的π-π相互作用作为驱动力控制材料在不同维度上的生长速度,成功制备了二维方块胶束,并积极探索这些二维材料的电学行为响应。氯原子卤键等非共价相互作用对控制有机分子的排列和形貌具有决定性作用,不但可获得高度有序的材料体系,同时相应材料性能也可得到大幅提高,例如和本研究相关的氯取代给体聚合物效率就曾达到了富勒烯类太阳电池的世界一流水平,而且器件稳定性也得到了极大改善,引领了有机太阳电池领域对氯取代的重视和广泛研究。

© 2015 All Rights Reserved. 粤ICP备14051456号 地址:广东省深圳市南山区学苑大道1088号 电话:+86-755-8801 0000 邮编:518055