新型四硫富瓦烯衍生物MOFs材料的制备及性质研究

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由于四硫富瓦烯(Tetrathiafulvalene,TTF)及其衍生物所具有的良好的供电子能力及可逆的氧化还原性质,引起了科学家们极大的兴趣。起初四硫富瓦烯与TCNQ一起作为有机导体材料而被研究人员所关注。目前,四硫富瓦烯及其衍生物在光电材料、超分子化学、电极材料等领域取得了很大的研究进展。四硫富瓦烯及其衍生物都具有很好的电活性,且TTF本身呈平面型,TTF易修饰,可得到多种具有组装基团的衍生物,易形成堆积结构,也可通过氢键、范德华力、卤键等多种弱相互作用形成特定的结构,因此以四硫富瓦烯及其衍生物作为配体的配合物研究前景巨大。综上原因,本课题组通过合成四硫富瓦烯衍生物作为主要有机配体,利用多种弱相互作用(氢键,配位键)制备了相关的组装聚合物,并对它们的晶体结构和性质进行了研究,主要包括以下几部分内容:以4py-TTF-4py配体作为主配(L1),选用另外三种有机酸作为辅配,硝酸锌和高氯酸镉提供金属离子,利用溶剂热法合成了五种金属有机配合物。通过单晶衍射仪分析了其晶体的单晶结构。发现配合物1和5首先形成一个三维的框架结构,然后两个框架通过穿插的方式进一步组合形成一个二级三维框架结构;配合物2和4则是形成一个二维平面框架结构,分别再经过三重穿插和二重穿插形成一个更为紧密的二级二维平面结构,最后二级二维平面结构经过进一步叠加形成三维结构,同时还观察到每个二维平面两侧都有4py-TTF-4py的分布且TTF部分与二维平面垂直,二维平面叠加的时候这些4py-TTF-4py也互相叠加。这说明由于中心离子的不同会导致配合物的结构产生较大的差异。对这五个配合物进行了光电流测试,测试结果显示光电流的强度与结构有关。这说明结构不同会对配合物的性质产生影响。另外还选用4py-TTF-4py(L1)、3py-TTF-3py(L2)分别与H4TTFTB(L3)反应合成出了两种新型HOFs晶体材料,经过单晶衍射仪测试得到了它的晶体结构。在HOF 1中发现有孔洞存在,并且吡啶环与羧基之间产生了质子转移现象,即羧基上的质子转移到了吡啶环中的氮原子上。另外还将碘掺杂到了HOF 1和2中。在光电响应测试中发现HOF1的强度要大于HOF 2,这说明四号位吡啶的碱性更强。同时这也可能是导致质子转移的原因。掺杂碘的HOF 1光电流强度变为原来的两倍,说明碘的加入加大了电荷转移的程度,从而加大了光电流强度。最后还合成制备了一种含噻吩的新型TTF衍生物,5-羧酸-噻吩-2-四硫富瓦烯,并且通过氢谱鉴定了其结构符合预期。对该化合物进行了紫外可见光谱测试。另外还将其应用到了钙钛矿太阳能电池的空穴传输层中,并测试了其性能。
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