国家自然科学基金(21073144)
- 作品数：10 被引量：14H指数：3
- 相关作者：傅杨武申伟陈明君李明解晓华更多>>
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- 新型低带隙聚合物结构和性质的理论研究被引量：3
- 2012年
- 本文将3,4-次乙烯二氧噻吩(VDOT)与噻吩并[3,4-b]吡嗪(TP),呋喃并[3,4-b]吡嗪(FP)和6H-吡咯并[3,4-b]吡嗪(PP)组合,获得了一系列3,4-次乙烯二氧噻吩衍生物.采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-31G*理论水平下对其单体、低聚物和聚合物的结构和电子性质进行了深入的理论研究.通过分析键长的变化、中心键性质,Wiberg键级(WBI)以及核独立化学位移,发现随着聚合度的增加物质的共轭性也随之增加.为了了解不同的VDOT与TP、FP、PP比例对电子性质的影响,对V-P比例为1:1、1:2和2:1时的计算结果进行了对比分析,结果表明,V-P比例为1:2化合物共轭性最好,而2:1的共轭性最差.由于1:2的二聚物具有较大的电子迁移速率,其相应的聚合物可能是潜在的电子传输材料.同时,聚合物的能带结构显示V-P比例为1:1的聚合物(包括(VDOT-TP)n,(VDOT-FP)n和(VDOT-TP)n)具有相对低的带隙和很宽的带宽,可以做为潜在的导电材料.另外,(VDOT-BTP)n和(VDOT-BFP)n有着非常低的带隙(分别为0.73和0.87eV),且拥有合适的带宽,也是良好的本征导电材料.
- 邓理丹李明解晓华刘彬瑶申伟
- 关键词：密度泛函理论电子性质带隙导电材料
- 4种二噻吩噻咯衍生物的光伏性能的理论研究
- 2013年
- 采用密度泛函理论研究了4种二噻吩噻咯的衍生物:二噻吩噻咯并-2,5-二氢吡咯-1,4-二酮(PDTSDPP)、二噻吩噻咯并邻苯二甲酰亚胺(PDTSPh)、2-噻唑-5-噻吩噻咯并-2,5-二氢吡咯-1,4-二酮(PDTSFDPP)、2-噻唑-5-噻吩噻咯并邻苯二甲酰亚胺(PDTSFPh)的电子结构性质和光伏性质,并通过Marcus理论研究了化合物的空穴传输速率.计算结果表明:PDTSDPP,PDTSPh具有较低的HOMO能量水平和较窄的带隙,并具有较好的捕获光量子的能力、较小的空穴重组能和较好的光伏性质,这与其实验结果一致.此外,与PDTSDPP,PDTSPh相比,PDTSFDPP,PDTSFPh拥有更低的HOMO能级及更窄的帯隙,是潜在的光伏材料.
- 刘娟胡武洪解晓华申伟
- 关键词：聚合物太阳能电池电子性质
- 电子受体强度对基于Thieno[3,2-b]thiophene的共轭聚合物电子性质的影响被引量：1
- 2018年
- 采用杂化的密度泛函方法(DFT/B3LYP),在6-31G(d)理论水平下研究了基于噻吩并[3,2-b]噻吩(Thieno[3,2-b]thiophene,TT))的D-A型共轭聚合物的几何结构、电子结构和性质.研究发现,在以TT为电子供体的D-A型共轭聚合物中,电子受体强度是影响其几何结构、电子结构和性质的重要因素.对基于TT的电子受体与电子供体交替排列的D-A型共轭聚合物,在一定范围内,电子受体强度增加,有利于减小共轭聚合物的键长交替,降低聚合物的能隙,并使其能带变宽,电子离域程度增大,载流子有效质量减小,载流子迁移能力增强.但受体强度过大,键长交替反而增大,能带和能隙均变窄,载流子迁移能力减弱.
- 傅杨武陈明君周胡来张洁冉娟
- 受体强度及D/A比对D-A型共轭聚合物几何结构和电子性质的影响研究被引量：3
- 2016年
- 以Thieno[3,2-b]thiophene(TT)为电子供体(D),Benzo[c][1,2,5]thiadiazole(BT)、[1,2,5]thiadiazolo[3,4-g]quinoxaline(Td Q)、和Benzobis[1,2,5]thiadiazole(BBT)为电子受体(A),设计了供体-受体摩尔比(D/A比)分别为1∶1和2∶1的6种供体-受体交替排列的D-A型共轭聚合物.采用杂化的密度泛函方法(B3LYP),在6-31G(d)理论水平下研究了其几何结构和电子性质.研究发现,电子受体接受电子的能力和D/A比对基于TT的D-A型共轭聚合物的几何结构和电子性质有重要影响.对于D/A比相同的聚合物,电子受体接受电子的能力增强,聚合链上桥键的键长缩短,供体环上的碳碳双键的平均键长(L_(AD))增大而碳碳单键平均键长(L_(AS))减小.对由相同电子供体和受体构成的聚合物,D/A比增加,桥键变长.电子受体对D/A比为2∶1的聚合物的性质影响有显明的规律.当电子受体接受电子的能力增强,聚合物的能隙(Eg)变窄、价带(W_(VB))和导带(W_(CB))变宽、载流子有效质量(m_H和m_L)减小.研究发现,p-TdQ-TT和p-BBT-DTT能隙窄,能带相对较宽、载流子有效质量小,可能是的潜在的本征导电聚合物材料.
- 陈明君傅杨武祁俊生
- 关键词：电子性质
- 两种异质结太阳能电池聚合物供体材料的设计与理论性质被引量：6
- 2012年
- 模拟了以苯并噻吩作为富电子基团分别与1H-benzo[d][1,2,3]triazole和1H-benzo[d][1,2,3]triazole-6-carbonitrile作为缺电子基团构成的两种聚合物太阳能电池供体材料(PBnDT-HTAZ,PBnDT-6CNTAZ)及PC60BM为受体材料的理论性质.利用DFT理论分析了两种聚合物的电子和光物理性质,通过Marcus理论研究了供-受体化合物在供受体界面的电荷转移性质和供体聚合物的空穴迁移能力.计算结果表明:供体聚合物具有强而宽的吸收,并且具有强的分子内电子转移和从电子供体到电子受体的分子间电子转移,对应的复合物都具有较小的激子束缚能;与PBnDT-HTAZ相比,设计的供体PBnDT-6CNTAZ,由于引入了强吸电性的氰基而具有更大的开路电压和更好的抗氧化能力,另外,在供受体界面具有更好的电荷转移特性,并且在供体中具有相对大的空穴迁移速率.因此,可以推断得知引入氰基的PBnDT-6CNTAZ是一种潜在的更好的太阳能电池供体材料.
- 刘小锐陈春香何荣幸申伟李明
- 关键词：聚合物太阳能电池苯并三唑电子转移
- 基于三环非经典噻吩的低能带隙低聚物的分子设计及DFT研究
- 2013年
- 以[1,2,5]噻重氮并[3,4-b]噻吩并[3,4-e]吡嗪(TTP)为受体,以噻吩并[3,2-b]噻吩(TT)、噻吩(Th)、吡咯(Py)和呋喃(Fu)为供体,设计了四类供体-受体型共轭低聚物。采用杂化的密度泛函方法(B3L,YP),研究了六类低聚物的电子结构和性质。AIM分析显示,随着聚合度增加,体系共轭程度增强。随着聚合度增加,低聚物的HOMO-LUMO能级差逐渐减小,电离能降低,电子亲和势增大。Py不但是一个强的电子供体,也是一个潜在的氢键供体。在含Py结构单元的低聚物中,由于分子内氢键的存在使这类低聚物具有较大的分子内电荷迁移值。所设计的4种基于TTP的四聚体均具有较小的HOMO-LUMO能级差(<0.5 eV),因此其相应的聚合物的能隙会更小,可能是潜在的导电聚合物材料。
- 傅杨武
- 关键词：低聚物分子设计电子性质
- D-A型共轭低聚物的电子性质及D-A比对其影响的理论研究被引量：3
- 2013年
- 以[1,2,5]噻重氮并[3,4-g]喹喔啉(TQ)为受体、噻吩(Th)、噻吩并[3,2-b]噻吩(TTh)和吡咯(Py)为供体,设计了6类供体-受体(D-A)型共轭低聚物.采用杂化的密度泛函方法(B3LYP),研究了此6类低聚物的电子结构和性质.电子密度拓朴分析和核独立化学位移计算表明,随着聚合度的增加,体系共轭程度增强,HOMO-LUMO能级差逐渐减小.同时,随着聚合度的增加,低聚物电离能减小,电子亲和势增大.供体-受体摩尔比(D-A比)对低聚物的性质有重要影响,提高D-A比能有效地增大分子内电荷迁移,从而使HOMO-LUMO能级差减小.Py不仅是一个强的电子供体,还是一个潜在的氢键供体.在含Py结构单元的低聚物中,由于分子内氢键的存在使其具有较大的分子内电荷迁移值.所设计的6种基于TQ的四聚体均具有较小的HOMO-LUMO能级差(<1 eV),使其相应的聚合物的能隙更小,可作为潜在的性能优良的导电材料.
- 傅杨武陈明君
- 关键词：电子性质核独立化学位移
- 供体-受体型共轭聚合物电子结构和导电性能的理论设计被引量：2
- 2013年
- 以苯并[1,2-c:4,5-c']二[1,2,5]噻重氮和吡嗪并[2,3-g]喹喔啉为电子受体(A),噻吩、噻吩并[3,2-b]噻吩和二噻吩并[2,3-b:2',3'-d]噻吩为电子供体(D),设计了6种D-A型共轭聚合物.采用B3LYP方法,研究了这6种聚合物的几何结构和电子性质.D-A型共轭聚合物的几何结构和电子结构与电子供体和电子受体的性质,特别是与其提供电子和接受电子的能力密切相关.聚合物的能隙主要受键长交替控制,键长交替越小,能隙越窄.所设计的6种聚合物中,p-BBT-TT具有较窄的能隙(0.48 eV)、较小的载流子有效质量和相对较大的能带宽度,具备理论上的良好导电性能,可能是潜在的优良导电聚合物材料.
- 傅杨武申伟陈明君
- 关键词：电子供体电子受体导电性能分子设计
- A Class of Semiconducting Polymers as Potential Materials for Polymer Solar Cells
- In this work, fifteen polymers have been studied to test their potential as donors for polymer solar cells by ...
- Xiaohua XieWei ShenRongxing HeMing Li
- 基于吡嗪并[2,3-g]喹喔啉的D-A型共轭聚合物分子设计及性质研究
- 2022年
- 采用杂化的密度泛函理论,研究了以吡嗪并[2,3-g]喹喔啉(PQ)为电子受体,以噻吩(Th)、吡咯(Py)、噻吩并[3,2-b]噻吩(TT)分别为电子供体的3种D-A型共轭聚合物的几何结构和电子性质。研究发现,D-A型共轭聚合物分子中,电子供体与受体相互作用导致的分子性质变化集中通过聚合链上桥键的性质体现出来。电子密度拓扑分析表明,以Py为电子供体的聚合物分子中形成了分子内氢键,分子内氢键的形成使相邻供体与受体结构单元间的桥键缩短,π-电子离域增强,能隙降低。能带结构、能带宽度、载流子有效质量分析表明,所设计的3种D-A共轭聚合物中,以Py为电子供体的聚合物(p-PQ-Py)能隙最窄(0.58 eV),能带较宽,载流子有效质量小,可能是潜在的导电聚合物材料。
- 傅杨武吴钰洁
- 关键词：电子性质拓扑分析分子内氢键
