项目名称: 有机电化学方法区域选择性合成富勒烯多加成衍生物

项目编号: No.21472183

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 高翔

作者单位: 中国科学院长春应用化学研究所

项目金额: 85万元

中文摘要: 富勒烯多加成衍生物是一类重要的n-型有机电子受体材料,是构建本体异质结有机太阳能电池的关键材料。近年来聚合物-富勒烯太阳能电池效率已达到10%水平,在科研和应用领域内引起了广泛的研究兴趣。但是,由于富勒烯反应位点较多,常规富勒烯反应往往会生成众多难以纯化分离的多加成区域异构体产物,引起材料在器件表面发生无序聚集,影响本体异质结性质,降低器件的光电转换效率。为解决这一问题,本项目旨在利用富勒烯衍生物中电荷分布定域的特点,通过电荷分布控制后续基团加成位点,应用有机电化学方法提高富勒烯多加成化合物的区域选择性,减少异构体种类。通过本项目研究,我们预计将会发展出一种具有较高区域选择性的富勒烯多加成衍生物合成方法,发现富勒烯衍生物中电荷分布规律,揭示影响区域选择性的主要因素及反应机理,提供一些效率更高、结构纯净的富勒烯多加成电子受体分子,并从分子水平去阐明富勒烯受体分子结构与光电性能的关系。

中文关键词: 富勒烯;有机电化学;电荷控制区域选择性;多加成化合物;有机光电材料

英文摘要: Fullerene multi-adducts are a kind of important n-type electron acceptors, and are the key components for construction of bulk heterojunction polymer solar cells. Recent studies have shown that the PCE of polymer-fullerene solar cells has reached the level of 10%, which has drawn great interest from the fields of both fundamental study and commercial applications. However, conventional reactions of fullerenes would typically result in many inseparable regioisomers due to the presence of many reactive sites on a fullerene cage. Consequently, these inseparable regioisomers would intend to aggregate on the surface of cells with a disorder manner, which may deteriorate the bulk heterojunction and lower the PCE of the cells. In order to solve this problem, we propose to achieve the charge-directed regioselective synthesis of fullerene multi-adducts with organic electrochemistry by taking advantage of the localization of the negative charge in fullerene derivatives. By this study, we expect to develop an efficient approach for the regioselective synthesis of fullerene multi-adducts, to discover the charge distribution in fullerene derivatives, to reveal the factors that affect the regioselectivity of the reaction and to gain an understanding of the reaction mechanism. In the meanwhile, we will also provide single regioisomeric fullerene electron acceptors with a higher PCE, and establish the structure-performance relationships of fullerene acceptors at a molecular level.

英文关键词: Fullerenes;Organic electrochemistry;Charge-directed regioselectivity;Multiadducts;Organic optoelectronic materials

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