摘要：利用结构简单、成本低廉的初始原料,设计合成了主链含炔键的聚合物给体材料PBEA-F和PBEA.由于炔键的强吸电子能力,分子的最高占有轨道能级(HOMO)得以降低,使得聚合物的带隙变宽.同时,引入炔键的聚合物给体材料与受体小分子材料BTP-eC9-4F共混制备有机太阳能电池器件,可实现较低的非辐射能量损失与高的开路电压(open circuit voltage,Voc).最终基于PBEA的器件可得到0.91 eV的Voc、20.70 mA/cm^(2)的短路电流密度(short-circuit current density,Jsc)和10.39%的能量转化效率(power conversion efficiency,PCE),远高于PBEA-F器件的PCE (5.50%).

摘要：铅和铝在生产生活中的广泛使用会造成环境及水体污染而危害人类健康,对环境及生物体中Pb^(2+)和Al^(3+)的实时监测有重要的意义.荧光探针可对金属离子实现高灵敏度、实时快速检测.传统的荧光分子易发生聚集淬灭而影响荧光探针的性质,而以具有聚集诱导发光性质的荧光分子为核心,可设计合成高灵敏度的点亮型荧光探针.本文以邻苯二甲酸结构为电子受体,以四苯基乙烯(tetraphenylethylene,TPE)为核心,构筑了两个具有不同电子给体结构的水溶性点亮型Pb^(2+)和Al^(3+)荧光探针,具有强电子给体的探针与被检测物作用后发出更长波长的荧光.研究了两种荧光探针的检测灵敏度和抗干扰性,探究了其检测机理,两个荧光探针对Al的检出限均低于世界卫生组织(WHO)饮用水中Al含量标准.

摘要：有机室温磷光(room temperature phosphorescence,RTP)材料凭借制备简单、类型丰富、毒性低等特点,以及在显示、传感、生物成像等方面广阔的应用前景而备受关注.一般的有机RTP材料,其磷光寿命100 ms)有机RTP材料其磷光衰减过程裸眼可见,因而具有更广阔的应用前景.本文总结了近年来兼具高效率和长寿命有机RTP材料的分子设计策略,包括引入重原子、形成主-客体材料、构筑H聚集、形成氢键和设计成DonorAcceptor(D-A)结构.

摘要：KBe_(2)BO_(3)F_(2)(KBBF)不仅是目前唯一能够商用的深紫外倍频晶体,还为该类材料设计提供了优秀的模板,因此其构效关系的研究具有重要意义.本文运用密度泛函理论(DFT)深入探讨了KBBF的成键模式和电子结构,首次依据“π共轭限域”理论,从全新的角度诠释了KBBF晶体结构的两种构筑基元(π共轭BO_(3)基团和非π共轭BeO_(3)F基团)对该化合物表现出的优异深紫外非线性光学性能所起的重要作用,并指出“π共轭限域”结构特征确保了KBBF能实现带隙和双折射率的平衡,从而使得KBBF能够在深紫外波段直接实现倍频转换.对构效关系的理解和阐释为设计合成高效深紫外非线性光学材料提供了重要参考.

摘要：隔膜在锂离子电池中起着防止正负极直接短路和提供离子传输通道的作用,决定着电池的安全性能.在本文中,我们利用锂-铜电池的短路时间建立了一种评价隔膜安全性能的方法.通过对电池短路时间的研究发现,对于同一种类型的隔膜,短路时间与隔膜厚度和内阻的线性相关度较高,隔膜厚度和内阻的增加均能延长电池的短路时间.同一厚度不同类型的隔膜,其电池的短路时间与隔膜自身的微孔结构相关.电池的短路时间与隔膜的穿刺强度之间的线性相关程度较低,结合电池短路后隔膜表面枝晶形貌的观察,我们推测枝晶是沿隔膜的孔道持续生长最终穿透隔膜,而非刺穿隔膜导致的电池短路.利用不同厚度的隔膜组装锂硫电池,发现循环寿命与隔膜厚度具有显著线性相关性,验证了测试方法在实际电池使用中的有效性.同时,研究也证实,利用功能隔膜调控锂的沉积行为、抑制锂的枝晶沉积能极大延长电池的短路时间,提升电池的安全性能,这为新型高安全性复合隔膜及电池的研究和设计提供了新的思路和理论依据.

摘要：超薄二维金属有机框架(Two-dimensional metal-organic frameworks(2D MOFs))具有较大的比表面积和开放的催化活性中心,在电催化反应中具有潜在的应用价值.本工作报道了一种溶剂热法制备的具有开放位点的超薄2D Ni–MOF纳米片阵列及其在电催化苯甲醇氧化(Electrocatalytic benzyl-alcohol oxidation(EBO))方面的应用.作为一种高性能的EBO电催化剂,2D Ni–MOF表现出较低的过电位和优异的化学耐久性,仅需要约1.50 V的电位即可达到250 mA cm^(−2),苯甲醇氧化效率达85%.2D Ni–MOF纳米片阵列相比于同样具有超薄结构的2D Ni(OH)_(2)纳米片阵列,反应过电势降低约35 mV(@50 mA cm^(−2)),具有更快的反应动力学.在同一恒电位下进行苯甲醇氧化反应时,具有更高的响应电流,并且在连续电解20000 s后,可保留25 mA cm^(−2)的电流密度,接近Ni(OH)_(2)纳米片的两倍,表现出更优异的电催化活性.Ni–MOF纳米片中的Ni具有更高的氧化态,在EBO反应中更容易转化成活性位点NiOOH,使得其在更低的电位下能有效催化苯甲醇的电氧化反应.这一结果为进一步设计高性能电催化苯甲醇氧化反应电催化剂提供新的视角.

摘要：近年来,非富勒烯太阳能电池的发展迅猛。目前报道的高效率的非富勒烯稠环电子受体主要采用受体-给体-受体(A-D-A)型结构。本工作中,我们在给受体间引入3,4-二己氧基噻吩作桥,用5,6-二氯-3-(二氰基亚甲基)靛酮作端基设计合成了一种新的稠环电子受体(ITOIC-2Cl)。一方面,可以通过S···O和O···H等作用在分子内形成非共价键构象锁促进分子的平面性;另一方面,通过增加端基的缺电子性可以增强分子内的电荷迁移。在两者的协同作用下,ITOIC-2Cl的光谱吸收拓宽到近红外区,这有利于获得宽的光谱响应。将ITOIC-2Cl与一种吸收互补的给体聚合物(PBDB-T)共混制备活性层,我们用原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)表征其形貌,发现共混薄膜可以形成纤维状的互传网络结构和合适纳米尺寸的相分离,这有利于电荷的分离和传输,从而获得高的短路电流(J_(sc))和填充因子(FF)。最终,基于PBDB-T:ITOIC的电池,我们获得了9.37%的光电转换效率,其开路电压(V_(oc))为0.886 V,J_(sc)为17.09 mA·cm^(-2),FF为61.8%。这些研究结果为我们提供了一种设计高效率的非富勒烯稠环电子受体的有效的策略。

摘要：制备了苯基甲苯基二苯并富烯(phenyltolyldibenzofulvene,1)并研究了其发光性能.化合物1具有聚集诱导发光(aggregation induced emission,AIE)及结晶诱导荧光增强(crystallization enhanced emission,CEE)的性质,且化合物1可形成蓝色、蓝绿色荧光的晶体以及黄绿色荧光的无定形态.因化合物1分子为扭曲的螺旋桨构象,分子在聚集态中以较疏松的形式堆积,故化合物1可在热、溶剂气氛以及外力刺激下发生多种聚集态间的可逆转变,从而实现在三种不同发光状态间的可逆转变.我们尝试将化合物1用于光学记录,以单一化合物1为发光材料,其可在蓝绿及蓝色荧光颜色背景上以暗黄绿色字迹记录,可通过研磨、加热及溶剂气氛处理擦除字迹,并将记录纸分别转变为蓝色、蓝绿色及黄绿色,因此化合物1有望用于光存储材料.

摘要：分子基光功能材料由于具有丰富的可设计性和可识别性,在信息加密和防伪安全等领域中具有重要的应用.本文将近年来常见的3大类研究体系(长余辉发光材料、微/纳米结构材料以及薄膜/涂层材料)及其应用场景进行总结,并对每种材料所涉及的信息加密和存储模式进行了归纳,以期为今后分子基光功能材料在信息安全领域的发展提供有益的指导和支持.

摘要：深紫外非线性光学晶体在光刻、微加工及高分辨光电能谱仪等领域有重要的应用.本文将深紫外非线性光学材料按其结构基元的几何特点分为π共轭体系(硼酸盐、碳酸盐和硝酸盐)和非π共轭体系(磷酸盐、硫酸盐和硅酸盐)2大类,并总结和讨论了各类材料的晶体结构、线性和二阶非线性光学性能以及设计合成策略.希望能为探索新一代深紫外非线性光学材料提供有益的帮助.