金属卤化物的有机功能化及其结构敏感与光电转换行为研究

论文摘要

基于敏感结构的光电功能材料由于在分子开关、信息储存等方面的应用近期受到广泛关注。而有机功能化的金属卤化物基结构敏感材料由于相变的敏感性备受青睐,在该领域,以光电功能有机分子对金属卤化物以杂化方式进行功能化修饰的研究尚处于起步阶段,其变色、光电转换机理尚需深入研究。因此,开展金属卤化物基结构敏感材料的调控合成及结构、性能表征,对开发新型光电功能材料具有重要意义。鉴于紫精分子优异的光敏特性,本课题将紫精分子引入金属卤化物体系中。以分子工程学为指导思想,选用具有光电功能的紫精、类紫精分子（MV2+.N-PP+. BPV2+.DMP+）为有机功能修饰剂,与Cu+、Zn2+、Cd2+、Bi3+等离子与卤素所形成的聚阴离子进行杂化,还以五氧化二碘作为IO3-源,三价稀土盐作为金属离子源,通过溶剂热法和挥发法得到8个紫精&类紫精的有机/无机卤化盐杂化物,4个碘酸稀土配合物,分子式如下：结构分析表明,紫精&类紫精的有机/无机杂化体系中的无机阴离子多为零维簇合物,通过众多的次级键与有机分子结合在一起实现维数扩展。化合物1和2为同分异构体,通过理解计算揭示了化合物2稳定化的原因。碘酸稀土复合物通过I03-及其二聚体I2062-或通过分子之间的次级实现结构拓展。化合物9和化合物10都是通过I03-及其二聚体I2062-扩展为三维网状结构,但化合物10呈现少见的[103（μ2-O）IO2]2-不对称结构。化合物11和化合物12是典型的同分异构体,它们分别呈现一维链状结构和二维层状结构。在合成的紫精&类紫精的有机／无机杂化物中化合物1、2、3、7、8具有优良的可逆热致变色现象,化合物1的色变比较灵敏,色变温度温度80℃；化合物2、3、7、8的色变温度为100-150℃；其中化合物7对紫外线敏感,色变现象明显,经过加热可恢复到初态。本工作对于新型结构敏感材料的开发具有良好的指导意义。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 结构敏感材料及其在光电方面的应用
• 1.2 金属卤化物基功能材料
• 1.2.1 非线性光学材料
• 1.3 紫精类光电功能材料
• 1.3.1 紫精类有机光电功能材料
• 1.3.2 紫精类有机/无机杂化物光电功能材料
• 1.4 有机/金属卤化物杂化体系的结构及功能研究进展
• 1.4.1 铁电材料研究进展
• 1.4.2 光催化性能及染料降解的应用
• 1.4.3 基于紫精/无机卤化盐杂化物的特定离子敏感材料
• 1.5 选题依据、意义及所做工作
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要试剂和仪器
• 2.1.1 药品（所用药品未加说明均为市售分析纯试剂）
• 2.1.2 试验仪器与设备
• 2.2 化合物合成
• 2.2.1 合成的目标化合物的目录
• 2.2.2 紫精有机功能分子的制备
• 2.2.3 目标产物的合成
• 2.3 X-射线衍射实验
• 2.4 物理性质和谱学表征
• 2.4.1 热致变色和紫外光致变色测试
• 2.4.2 光谱分析
• 2.4.3 理论计算
• 第三章 化合物结构解析
• 4）]_n的结构解析'>3.1 化合物1α-[（MV）（CdI₄）]_n的结构解析
• 4）]_n的结构解析'>3.2 化合物2β-[（MV）（CdI₄）]_n的结构解析
• 4）]_n的结构解析'>3.3 化合物3[（MV）（CdBr₄）]_n的结构解析
• 4）]_n的结构解析'>3.4 化合物4[（BPV）（CdBr₄）]_n的结构解析
• 4）]_n的结构解析'>3.5 化合物5[（BPV）（ZnCl₄）]_n的结构解析
• 2）]_n的结构解析'>3.6 化合物6[（N-pp）（CuI₂）]_n的结构解析
• 4）2]_n的结构解析'>3.7 化合物7[（DMP）（ZnCl₄）2]_n的结构解析
• 3I₁₀)H₃O]·H₂O]}_n的结构解析'>3.8 化合物8{[（4,4'-dpdo）(Bi₃I₁₀)H₃O]·H₂O]}_n的结构解析
• 3）₃]_n的结构解析'>3.9 化合物9[Pr（IO₃）₃]_n的结构解析
• 2（I₂O₆）（IO₃）₂][（IO₃）4（H₂O）₂]}_n的结构解析'>3.10 化合物10{[Pr₂（I₂O₆）（IO₃）₂][（IO₃）4（H₂O）₂]}_n的结构解析
• 3）₃·2H₂O]_n的合成的结构解析'>3.11 化合物11α-[Er（IO₃）₃·2H₂O]_n的合成的结构解析
• 3）₃·2H₂O]_n的结构解析'>3.12 化合物12β-[Er（IO₃）₃·2H₂O]_n的结构解析
• 第四章 波谱表征与性能测试
• 4.1 红外光谱
• 4.2 紫外-可见光谱（UV-Vis Spectra）
• 4.2.1 4,4'-bipy的UV-Vis谱和吸收谱
• 4.2.2 化合物1的UV-Vis谱和吸收谱
• 4.2.3 化合物2的UV-Vis谱和吸收谱
• 4.2.4 化合物3的UV-Vis谱和吸收谱
• 4.2.5 化合物4的UV-Vis谱和吸收谱
• 4.2.6 化合物5的UV-Vis谱和吸收谱
• 4.2.7 化合物7的UV-Vis谱和吸收谱
• 4.2.8 化合物9的UV-Vis谱和吸收谱
• 4.2.9 化合物11的UV-Vis谱和吸收谱
• 4.3 部分化合物的固体荧光光谱（Fluorescence Spectrum）
• 4.4 部分化合物的光电转换性能
• 4.4.1 敏化太阳能电池的组装包括以下四个部分
• 4.4.2 太阳能性能测试结果与讨论
• 4.5 部分化合物的热致变色及紫外光敏感性能测试
• 4.5.1 化合物1的变色性质
• 4.5.2 化合物2的变色性质
• 4.5.3 化合物3的变色性质及电子结构计算
• 4.5.4 化合物7的变色性质
• 4.5.5 化合物8的变色性质
• 4.5.6 小结
• 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 附录 化合物的温度因子、原子坐标及键长键角
• 致谢
• 个人简历及所发表文章