烷基化富勒烯衍生物自組裝及光電應(yīng)用探索.pdf

1、目前，富勒烯研究是材料科學(xué)的一個(gè)前沿領(lǐng)域。富勒烯自身的結(jié)構(gòu)特性和光電性能受到學(xué)界的矚目，因此富勒烯的研究主要集中在自組裝微納結(jié)構(gòu)以及有機(jī)太陽(yáng)能電池方面。而烷基化富勒烯衍生物的自組裝不同于富勒烯本身的自組裝過(guò)程。由于烷基的引入，富勒烯碳籠的空間對(duì)稱性受到破壞，同時(shí)取代基之間的相互作用進(jìn)一步影響了富勒烯碳籠間的π-π堆積作用，因此新型烷基化富勒烯衍生物的合成，自組裝及光電性能的研究是一個(gè)全新的課題。本文考察烷基化富勒烯衍生物的結(jié)構(gòu)、溶液濃度

2、、溶劑種類等因素對(duì)可控形貌的合成及光電性質(zhì)的影響。
　　首先我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了四種不同結(jié)構(gòu)的烷基化富勒烯衍生物，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了質(zhì)譜（MS）、核磁氫譜（1HNMR）來(lái)確定分子結(jié)構(gòu)。純化的樣品被用作自組裝實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容包括：不同衍生物濃度，不同溶劑體系等因素對(duì)烷基化富勒烯衍生物自組裝的影響。掃描電鏡（SEM）測(cè)試顯示烷基鏈在富勒烯分子上的位置變化對(duì)烷基化富勒烯自組裝存在一定的影響。烷基鏈處于間位位置的烷基化富勒烯衍生物C60-m-hexyl較

3、難得到規(guī)則形貌結(jié)構(gòu)，而烷基鏈處于對(duì)位位置的C60-p-hexyl容易自組裝形成規(guī)則的微結(jié)構(gòu)。同時(shí)與C60相比較，烷基化富勒烯形成的形貌都是以片層為基礎(chǔ)構(gòu)建形成的形貌，而裸C60分子則容易自組裝形成規(guī)則的體型結(jié)構(gòu)。在溶劑對(duì)自組裝的影響方面，烷基化富勒烯衍生物在良溶劑CCl4體系中較容易生成花或球狀結(jié)構(gòu)，而對(duì)應(yīng)不良溶劑其碳鏈長(zhǎng)度可以影響生成形貌的大小，SEM測(cè)試發(fā)現(xiàn)在CCl4體系中隨著不良溶劑碳鏈的增長(zhǎng)，所形成的形貌尺寸逐漸減小。在C60-

4、p-hexyl與C60共組裝的實(shí)驗(yàn)中，得到了與兩者單獨(dú)自組裝截然不同的形貌結(jié)構(gòu)。
　　對(duì)于烷基化富勒烯光電性能的探索，紫外可見(jiàn)吸收光譜顯示四種烷基化富勒烯相比于C60具有更強(qiáng)的光吸收能力。通過(guò)電化學(xué)測(cè)試顯示烷基化富勒烯衍生物具有良好的氧化還原可逆性。最后將C60-m-hexyl，C60-p-hexyl，C60-p-octyl、C60-p-hexylph四種衍生物應(yīng)用于有機(jī)太陽(yáng)能電池中，C60-m-hexyl作為受體材料的有機(jī)太陽(yáng)能