摘要：由可见光驱动的将CO_(2)转化为高附加值燃料是一种清洁可再生的技术,有助于控制全球变暖和应对能源短缺.近年来,二维的金属偶氮盐框架(2D MAFs)因其特定的电子传输路径、高度暴露的表面活性位点及可调节的吸光能力,在CO_(2)光还原研究中备受关注.然而,对其在该领域的研究仍处于初级阶段.本文设计了一种新型二维MAFs(compound 1),通过四-(4-四唑基苯基)乙烯(H;4;TTPE)与钴的自组装实现了对CO_(2)的光还原.作为对比,通过类似的合成过程构建了具有三维结构的compound 2.非均相光催化实验结果显示,2D compound 1的光还原性能明显优于3D compound 2,在相同条件下,其CO产率高达11.56 mmol g^(-1)h^(-1),是compound 2(1.94 mmol g^(-1)h^(-1))的6倍.这一性能优势源于compound 1独特的二维结构,其不仅具有有利于CO_(2)还原的能级,还能在整个CO_(2)光还原过程中促进电子-空穴高效分离.本工作为设计适用于高效CO_(2)光还原的2D MAFs光催化剂指引了方向.

摘要：D-π-A型有机光敏染料结构上的微小差异会引起器件性能的显著不同.为了合理解释染料分子1和2(给体分别为咔唑和二氢吲哚)结构与性能之间的关系,采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)讨论了包括紫外-可见吸收光谱、光捕获效率、电子注入驱动力、垂直方向偶极矩和电子转移数目在内的一系列影响染料性能的理论参数.结果表明,在光捕获效率和电子注入效率差别不大的情况下,染料分子2较低的染料再生效率可导致其短路电流较小;同时,在由光诱导产生的从染料分子转移到半导体的电子数目以及电子复合程度相差不大的情况下,染料分子1垂直方向上较大的偶极矩则可导致其具有较高的开路电压.计算结果与实验值相吻合,有望对今后设计合成高效光敏染料提供一定的理论指导.

摘要：苏东坡以其诗文才华、文人品格为世人所敬仰,但他的成就却不仅限于社会科学范畴,自然科学领域也贡献卓越。该文基于新时代视角,以对科技工作者的科学家素养与能力的基本要求为标准,系统分析苏东坡的科学家素养及其在自然科学领域的科技成就。对苏东坡科学家素养与科技成就的梳理与宣传,不仅有助于当代青年人科学思维和科研志向的形成,也能为新时代背景下我国科学研究立德树人、人才培养提供参考与借鉴。

摘要：在B3LYP/def2-TZVP水平下,利用硫铝桥连平面CAl_4结构,设计了含平面四配位碳的单硫桥连CAl_4S^-和具有准平面四配位碳的四硫桥连CAl_4S_4结构.团簇搜索结果表明两团簇均为势能面的极小值点,并且两团簇均具有双重芳香性(σ+π).单硫桥连CAl_4S得失电子的稳定性研究结果表明,CAl_4S^-为不同价态下的能量最低点,说明其热力学和动力学稳定性最好,证明其在实验中被捕获的可能性极大.准平面结构CAl_4S_4的适应性自然密度划分(AdNDP)分析表明,其稳定性主要来源于价电子的离域,其中三中心二电子σ键维持Al-S骨架的稳定,五中心二电子σ键维持C-Al核心的稳定,五中心二电子π键有利于整个准平面的整体稳定性.

摘要：基于密度泛函理论方法,采用Marcus电荷转移公式,分别从几何和电子结构、重组能、转移积分及迁移率等方面研究了氟代寡聚噻吩系列衍生物中噻吩环个数、全氟代苯位置的改变及F原子的引入对体系载流子传输性质的影响.计算结果表明,化合物1b,1c和1d的电子迁移率随着噻吩单元个数的增加而逐渐升高,因此可以通过增加噻吩单元个数来提高其电子迁移率;而对于化合物1d,2a和2b而言,氟代苯位置的改变对传输性质产生了较大的影响,其中化合物1d具有良好的平面性和π-π堆积,传输性能最好,有望成为良好的双极性传输材料;比较化合物2b与3可以发现,F原子的引入增大了化合物2b的载流子迁移率,为实验设计高迁移率的传输材料提供了理论依据.

摘要：为了探讨D-D-π-A型染料中双给体对敏化剂性能的影响,本文结合密度泛函理论（DFT）及含时密度泛函理论（TD-DFT）对染料1-4的几何结构、电子结构、吸收光谱、电化学性质、电子复合程度以及半导体导带边缘的移动等进行了对比研究.结果表明,相比于经典的D-π-A型染料分子1,在分子2-4（D-D-π-A型双给体染料）中额外引入给体,尽管对导带能级移动的改变不是很显著,但是可以改变体系的共轭程度,增加染料的光吸收强度.重要的是,额外给体的引入可以显著增加染料阳离子空穴-半导体之间的距离,从而减缓注入电子与染料阳离子的复合;在额外给体中引入杂原子可以使I2聚集在染料外侧,从而降低电解质在半导体表面的局域浓度,进而减缓注入电子与电解质之间的复合速率.因此,通过在经典的D-π-A型染料上引入额外的电子给体构筑D-D-π-A型染料可以有效调节染料的光吸收、电化学及电子复合等方面的性质,是设计合成高性能染料的可行策略.

摘要：采用密度泛函理论和含时密度泛函理论计算了染料的紫外-可见吸收光谱、电子注入驱动力、半导体导带能级移动量以及染料与碘的相互作用能等一系列评价电池性能的理论参数,以解释在π桥上引入不同吸电子基团导致三苯胺-氰基丙烯酸基染料敏化太阳能电池光电转换效率降低的原因.结果表明,在染料π桥上引入吸电子基团虽可以在一定程度上改善吸收光谱,但同时也引入了额外的与电解质中碘相互作用的位点,加快了与电解质之间的复合速率,影响了电子注入驱动力,最终导致电池光电转换效率降低.因此,在设计高效光敏染料时除了考虑吸收光谱外,也应考虑染料与电解质之间的复合以及电子注入驱动力这2个影响电池性能的关键因素.

摘要：利用 ab initio HF和密度泛函理论 B3L YP等方法 ,对金属有机配合物 8-羟基喹啉铝 (Al Q3)进行几何结构优化 ,探索分子内部电子跃迁的机理 .结果表明 ,电子从基态跃迁到低激发态时主要为π-π* 跃迁 ;电荷从含氧的苯酚环转移至含氮的吡啶环上 ,包括两环之间 C→ C转移和 O→ N转移 ,与金属离子关系不大 .考虑到配体对发光性质的贡献 ,进一步设计了 3种 Al Q3的衍生物 .

摘要：噻吩并四硫富瓦烯(TTF)衍生物在有机场效应材料方面有较大的应用前景.应用密度泛函理论B3LYP泛函在6-31G(d,p)基组水平上计算了系列氟取代扩展噻吩并四硫富瓦烯衍生物(c2FT、t2FT及4FT)的轨道能级、电离能(IP)、电子亲和势(EA)和重组能(λ).在此基础上,进一步计算二聚体的迁移率,评估了载流子传输能力,并讨论取代位置和堆积方式对电荷传输性质的影响.计算结果表明,氟取代位置对二噻吩并四硫富瓦烯(DT-TTF)衍生物迁移率及电荷传输性质的影响较小,却有效降低了给电子能力.计算结果对设计和合成高效稳定的光电功能材料具有指导意义.

摘要：新型非富勒烯受体尤其是稠环电子受体的设计促进了有机太阳能电池(OSC)能量转换效率(PCE)的快速提升.最近实验报道了烷氧基取代的ORCN和烷基取代的ERCN 2种稠环电子受体,其中ORCN与P3HT给体构成的器件效率是ERCN的2倍之多.针对这一现象,本文利用密度泛函理论和含时密度泛函理论对二者的光电性质进行了比较研究.计算结果表明,与ERCN相比,ORCN表现出更好的分子平面性和更高的最高占据轨道能级,从而促进了其吸收光谱和给体分子P3HT在可见光范围内更好的互补.此外,ORCN具有更大的分子内电荷转移程度和分子间电荷分离速率,以及更小的电荷重组速率.因此,P3HT/ORCN构成的OSC开路电压和短路电流密度均有所提升,进一步使其PCE更大.