三苯胺偶氮化合物的合成及其光电性能研究

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1、ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第－所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５博士学位论文一级学科化学工程与技术：应用化学学科专业：赵传武作者姓名：指导教师：刘东志教授天津大学研究生院２０１７年５月三苯胺偶氮化合物的合成及其光电性能研究SynthesisandPhotoelectricpropertiesofTriphenylamine-azocompounds一级学科：化学工程与技术学科专业：应用化学作者姓名：赵传武指导教师：刘东志教授天津大学化工学院二零一七年五月

2、中文摘要在有机光电材料研究领域，通过构建有效的光诱导电子转移体系形成长寿命电荷分离态逐渐成为热点。而恰当的分子设计理念和选择合适的给体与受体基团，成为这一类材料研发的关键所在。本文以苯乙烯基三苯胺（吲哚啉）衍生物作为电子给体，以偶氮苯作为电子受体，设计合成了一系列含反式氮氮双键的（I型）偶氮共轭D-A-D染料分子。通过Ullmann、Vilsmer、wittig和还原反应，并优化反应条件，得到目标化合物。113利用HNMR、CNMR和HRMS对中间体和最终产物进行了结构表征，同时单晶衍射测试确定化合物以反式结构存在

3、。利用吸收光谱、荧光光谱、电化学和理论计算等分析方法对I型D-A-D化合物（TPAAZO，MTPAAZO，LTPAAZO和YDAZO）的光物理及电化学性能进行研究，结果表明其在基态下以反式结构稳定存在，而单重激发态下顺式结构则相对稳定。在顺式单重激发态回落至基态过程中，可产生长寿命电荷分离态。将I型D-A-D化合物首次作为空穴传输材料应用于钙钛矿太阳能电池中，TPAAZO，MTPAAZO，LTPAAZO和YDAZO测试电池效率分别为7.48%，9.02%，8.10%和7.66%。其中MTPAAZO制备的钙钛矿太阳能

4、电池具有较高的短路电-2流15.96mA∙cm，开路电压917.1mV和光电转化效率9.02%。上述结果预期顺式结构有利于长寿命电荷分离态的产生，有利于提高光电性能，本文接着设计合成了具有顺式氮氮双键结构的V型D-A-D化合物(MTPA)2Ab，利用吸收光谱，荧光光谱，电化学和理论计算等分析手段对其光物理及电化学性能进行研究，结果表明(MTPA)2Ab在固态下存在长寿命的电荷分离态。将其作为光敏剂应用于染料敏化太阳能电池（DSSC）中，在液态DSSC中的光电转化效率为2.41%，在固体DSSC中的光电转化效率为0.

5、81%，一定程度上证明了D-A-D结构于有机光电材料的设计具有合理性。关键词：三苯胺，偶氮，空穴传输材料，钙钛矿太阳能电池，电荷分离，DSSCIABSTRACTAneffectivephotoinducedelectrontransferarrayshavebecomeahotspotforthelong-livedchargeseparatedstateinthefieldoforganicoptoelectronicmaterialsresearch,theappropriatemoleculardesigni

6、deaandtheselectionofappropriatedonorandacceptorgroupsarethekeyofthistypeofmaterial.Inthispaper,aseriesofI-typeazo-conjugatedmoleculeshavebeendesignedandsynthesizedusingstyryltriphenylamine(indole)asthedonormaterialsandazobenzeneastheelectronacceptorgroup.Ullma

7、nn,Vilsmer,Wittigandreductionreactionwereperformedandoptimizedtoobtainthetargetcompounds.Theirintermediatesand113targetproductswereallconfirmedandcharacterizedbyHNMR,CNMRandHRMS.Andthesinglecrystaldiffractionalsoindicatedthatthecompoundsshowedthetrans-structur

8、e.ThespectralandelectrochemicalpropertiesofI-typeD-A-Dcompoundswereinvestigatedusingabsorptionspectroscopy,fluorescencespectroscopy,electrochemicalandtheoreticalcalculations,Theres