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前沿院何剛課題組在含铋紫精領域取得重要進展
點擊數:    更新时间:2021/01/07 16:15:18

有機光電材料因其具有可調的能隙和優異的氧化還原特性,在有機光電器件等領域具有重要的應用價值。作爲一類特殊的有機光電材料,紫精類化合物是一種具有優異氧化還原特性的陽離子型有機分子。在施加電壓或光照條件下,可經曆兩步可逆的單電子氧化還原並伴隨著明顯的顔色變化。同時,紫精類化合物還能有效參與金屬離子的配位,因而其在電致變色、主客體識別、超分子自組裝、太陽能轉換和儲能材料等領域都有著極爲廣泛的應用。然而其共轭程度較低、能隙過大等問題極大地限制了此類材料在太陽能轉化和儲能相關光電領域中的應用。雖然通過引入P區元素雜原子可以有效降低紫精衍生物的能隙並調控其氧化還原特性,但對分子的三重激發態調控非常有限,這也極大限制了紫精衍生物在磷光光電器件和光催化中的應用。

針對上述問題,西安交通大學前沿院何剛教授課題組首次將铋元素(Bi)引入紫精骨架中,成功制備了含铋紫精衍生物,並將其命名爲“Bismoviologens”。得益于這一設計,所制備的含铋紫精具有以下優點:(1)分子具有好的平面剛性結構,從而共轭程度提高,吸收紅移,能隙降低;(2)铋原子的重原子效應可以促進分子的系間竄越,進而穩定三重激發態並産生磷光特性,這也使得含铋紫精成爲首例具有磷光性質的紫精類衍生物。此外,後續通過電致變色、CV、電化學光譜等一系列測試表明含铋紫精在表現出磷光性質的同時依然保有紫精化合物固有的氧化還原性質。基于這些特性,含铋紫精被成功地應用于電致磷光變色器件和可見光誘導的交叉脫氫偶聯反應。這一研究不僅大大拓展了紫精類衍生物的範圍,也爲此類材料在磷光光電器件和可見光催化領域的應用奠定了堅實的基礎。

 

該研究結果以論文形式發表在國際化學領域權威期刊《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society)上,該文章也被選爲封面文章(Supplementary Cover)。前沿院博士生馬文強爲本論文第一作者,前沿院爲第一單位。前沿院馬天宇教授、化學學院饒彬研究員、材料學院張明明教授以及何剛教授課題組許樂天、張思坤、李國平共同參與了此項工作。前沿科學技術研究院的何剛教授爲該論文的唯一通訊作者,前沿院爲通訊作者的第一單位,這也是何剛教授課題組在含主族元素紫精研究領域又一重要突破。

該研究工作得到了國家自然科學基金、西安交大青年拔尖人才計劃、長春應化所高分子物理化學國重室開放基金、唐仲英基金會等項目的資助。論文的表征及測試得到了西安交通大學分析測試共享中心的大力支持。

論文鏈接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12015

何剛教授課題組主頁:

http://gr.xjtu.edu.cn/web/ganghe

 

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