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Nature Commun. 碳龍化學(xué)進展:由新三鍵反應(yīng)合成太陽能電池新材料

來源:廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院      2020-09-21
導(dǎo)讀:廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院夏海平教授課題組碳龍化學(xué)研究取得新進展,利用金屬卡拜與炔烴的新反應(yīng),成功地合成了一類金屬d軌道參與π共軛的全新共軛體系并在有機太陽能電池領(lǐng)域得到應(yīng)用,相關(guān)成果以“Addition of alkynes and osmium carbynes towards functionalized dπ–pπ conjugated systems” 為題在線發(fā)表于《自然?通訊》(Nature Communications,DOI: 10.1038/s41467-020-18498-2)。


      

-碳三鍵和碳-金屬三鍵是兩類高度不飽和的化學(xué)鍵。該工作發(fā)現(xiàn)了這兩類三鍵之間的全新反應(yīng)模式。該反應(yīng)條件溫和(常溫、常壓、空氣氛下、溶劑不用處理直接使用)、專一(沒有副反應(yīng))、高效(近100%轉(zhuǎn)化率)、底物范圍寬。利用該反應(yīng)能把金屬和有機π共軛體系有效結(jié)合,得到一類金屬d軌道參與π共軛的全新大π共軛體系。產(chǎn)物吸收光譜寬、強(可吸收紫外、大部分可見光,摩爾吸光系數(shù)達(dá)到4×104級),具有廣泛應(yīng)用前景。以其作為有機太陽能電池電子傳輸層,表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。無論是非富勒烯(PM6:Y6、PTB7-Th:IEICO-4F)體系還是富勒烯體系(PTB7-Th:PC71BM),都能使有機太陽能電池性能得到10 %左右的有效提升。

該方法將成為構(gòu)筑金屬d軌道參與π共軛的大π共軛材料的通用合成方法。在光電能源新材料開發(fā)方面前景較好。此外,許多含明星分子(如卟啉,四苯乙烯,六苯并蔻等)的炔烴,都能利用該反應(yīng)與碳龍配合物嫁接,從而賦予這些明星分子新性能新應(yīng)用。值得一提的是,這是碳龍配合物在繼聚集誘導(dǎo)發(fā)光、光聲成像、腫瘤光熱治療、氧氣活化等應(yīng)用之后,首次在光電能源材料方面得到應(yīng)用。

該工作是在夏海平教授和南方科技大學(xué)何鳳副教授共同指導(dǎo)下完成的。我院2016iChEM博士生陳仕焰和南科大博士生劉龍珠為論文的共同第一作者。該工作充分體現(xiàn)了多學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新研究優(yōu)勢:相關(guān)化合物合成、表征由陳仕焰、高翔、彭麗霞、張穎等完成;光電測試由劉龍珠完成;理論計算由陳仕焰、華煜暉完成。我院楊柳林副教授、譚元植教授等對研究工作給予了大力支持。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金(U1705254、2193100221975115),廣東省催化化學(xué)重點實驗室(No. 2020B121201002),國家重點研發(fā)計劃(2017YFA0204902),及深圳諾貝爾獎科學(xué)家實驗室(C17783101)等項目資助。 

論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-18498-2


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