苝酰亚胺衍生物合成应用进展

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,苝酰亚胺衍生物的合成与应用进展,学号：142278,姓名：方飞,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,目录,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,苝系衍生物的研究历程,苝酰亚胺衍生物的结构,苝酰亚胺衍生物的合成,苝酰亚胺衍生物的应用,苝酰亚胺衍生物的前景,1913年，Friedlander合成了,第一个,苝系衍生物，广泛应用于,染料和涂料,工业。,1959年，人们发现苝系衍生物,高荧光量子产率,的特性，开始研究其,光诱导能量及电子转移,过程。,1986年，Tang等,1,首次用N,N-二苯并咪唑-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺为n型半导体材料，酞菁铜为p型，制备,p-n异质结太阳能电池，效率约1%。,1 Tang C W,Appl.Phys.Lett.,1986,48:183-185.,苝系衍生物的研究历程,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,2000年，Forrest,2,小组在Tang电池的基础上，加入激子阻挡层BCP(能带3.5eV)，在AM1.5模拟太阳光下效率为,2.4%,。,2009年，Sharma等,3,在苝二酰亚胺的1,7位引入苯氧基，组装太阳能电池效率达,2.85%,。,2014年，Chan等,4,制备出一种新型的三维螺双芴修饰的苝酰亚胺衍生物，其光电效率可达,4%,。,此外，还有Qu jianfei报道2.7%、Suresh报道3.88%、Lu Zhenhuan报道1.54%等。,2Peumans P,Forrest S R.Appl.Phys.Lett.,2000,76:2650-2652,3,Sharma,G.D.;Balraju,P.;Mikroyannidis,J.A.;Stylianakis,M.M.Sol.,Energy Mater.Sol.Cells 2009,93,2025.,4,Chan,Chin-Yiu;Wong,Yi-Chun;Wong,Hok-Lai;JOURNAL OF,MATERIALS CHEMISTRY.2014,36(2):7656-7665.,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,苝酰亚胺衍生物的结构,ortho position,PBIs 1,PBIs 2,苝核,苝酰亚胺,早期对其溶解性的改善有两种方法,：,一是由Langhals教授提出的在氮原子上引入增溶基团的方法，而种方法不会明显改变分子在吸收和发散上的特征，因为酰亚胺集团上的氮原子的HOMO和LUMO轨道的,节点,减弱了苝核和与氮相连的基团之间的耦合作用,。,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,水溶性苝酰亚胺衍生物的合成,苝酰亚胺的HOMO（左）和LUMO（右）的轨道图,另外一种方法是由BAFS公司的Seybold教授提出的在海湾位置（bay position）引入增溶性基团，即先卤代生成二卤代或四卤代的苝酰亚胺，再通过亲核取代生成相应的衍生物。,水溶性苝酰亚胺衍生物的合成,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,201,4,年，Pradip k等,5,通过对反应物比例的调控，合成了两种易溶于水的扭曲苝酰亚胺类衍生物PPy和PC,I,，研究发现：随着介质PH的降低，衍生物的混合水溶液显示出明亮的黄色荧,光,光，通过调节供受体的比例可以获得不同的量子产率,最高可,达,98,.,1%,，且PPy和PC,I,可以分别作为,光汇聚体和能量汇聚体,按4:1的比例形成复合物。,5,Pradip K.Sukul,Ayan Datta,Sudip Malik.Light Harvesting and Amplification of Emission of Donor,Perylene-Accepto,Pertlene Aggregates in Aqueous MediumJ.Chem.Eur.J.,2014,20,3019-3022.,PPy与PCI的分子式,PPy与PCI按4:1形成复合物,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,研究发现，,单纯的PPy和PC,I,的水溶液干燥膜是以胶束态聚集的，而二者的,复合,物则是一维的纤维态。,纯PPy（a）、PC,I,（b）及其混合物（c）水溶液干燥膜的形貌（HR-TEM）,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,不同摩尔含量的PPy和PCI混合水溶液的荧光光谱图,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,2014年，David,6,制备了氢键型自组装超分子：A)氢键键合的DPP PDIDPP单元；B)温度控制下超分子单元的自组装；,C)供受体之间的电子空穴传递,6,David Ley,Carmen X G,Karin H,et al.Cooperatively Assembling Donor-Acceptor Superstructure Direct,Energy into an Emergent Charge Separated StateJ.J.Am.Chem.Soc,.,2014,136:,7809-7812,.,以苝酰亚胺为构筑单元的氢键型超分子聚合物,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,DPP：PDI=2：1时在甲苯中的fs-瞬态吸收谱（分辨率200fs）,Hsiao-Ping Fang等,7,以苝酰亚胺为基本原料合成了分子荧光探针。研究发现：此荧光探针对,Hg,2+,具有较高选择性，只有Ag,+,的存在会对其产生微弱的影响,。,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,苝酰亚胺衍生物荧光探针的制备,7,Hsiao-Ping Fang,Muthaiah Shellaiah,Ashutosh Singh,et al.Naked eye and fluorescent,detections of Hg2+ions and Cysteine via j-aggregation and deaggregation of a perylene,bisimide derivativeJ.Sensors and Actuators B 194(2014):229-237.,Hg,2+,和半胱氨酸,或PMDTA,作用,下PBI衍生物的团聚,和,解团聚,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,(,),2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,苝酰亚胺衍生物在太阳能电池中的应用,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,J,sc,V,oc,(JV),max,苝酰亚胺衍生物在太阳能电池中的应用,太阳能电池伏安曲线示意图,Yuefei Tao,8,等研究了供受体聚合物的微观形态与太阳能电池性能之间的关系，组建了本体异质结太阳能电池，但效率不高。,8 Yuefei Tao,Bryan McCulloch,Suhan Kim,et al.The relationship between morphology and performance of donor acceptor rod-coil block copolymer solar cellsJ.Soft Matter,2009,5,4219-4230.,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,苝酰亚胺衍生物在太阳能电池中的应用,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,三种不同形貌的聚合物以及他们的伏安曲线,（1）溶解度高，成膜性好的衍生物；,（2）吸收范围更广,，,吸收强度更大的衍生物；,（3）涉及合成颜色可调控的新型衍生物；,（4）以苝酰亚胺为基本单元构筑超分子体系；,（5）用其他功能性分子对苝酰亚胺衍生物进行,修饰，得到多功能的衍生物。,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,苝酰亚胺衍生物展望,9,Molla Rafiquel Islam,Elianne Dahan,Sundar Saimani,et al.Preclusion of nano scale self-assembly in block-selective non-aqueous solvents for rodcoil and coilrodcoil macromolecular surfactants based on perylene tetracarboxylic diimideJ.European Polymer Journal.2012,48:1538-1554.,10,Franke D,Vos M,Antonietti M.Induced supramolecular chirality in nanostructured materials:Ionic self-assembly of perylene-chiral surfactant complexesJ.CHEMISTRY OF MATERIALS.2006,7(18):1839-1847.,11Zhang Yunan,Zhang Wenqiang,Nian Li,et al.Nanoscale phase separation in the bulk heterojunction,structure of perylene bisimide and porphyrin by controlling intermolecular interactionsJ.RSC ADVANCES.2014,66(4):35072-35076.,12,马永山，张凤霞，吴俊森等.水溶性苝类荧光探针的合成及对Pb,2+,离子的识别J.冶金分析.2001,31(11):7-11.,13,莫雄，苝类衍生物有机电子传输材料的研究D，博士学位论文，浙江大学，2006,.,14David Ley,Carmen X G,Karin H,et al.Cooperatively Assembling Donor-Acceptor Superstructure Direct Energy into an Emergent Charge Separated StateJ.J.Am.Chem.Soc.2014,136:7809-7812.,15,郭础，时间分辨光谱基础M，高等教育出版社，2012:224-228.,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,其他参考文献,2014 SEU,School of chemistry and chemical engineering,Thank you!,