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1、含缺電子氮雜環(huán)三苯胺類化合物光電性能的理論研究Thetheoreticalinvestigationforoptoelectronicpropertiesoftriphenylaminederivativesconstructedwithelectron-deficientheterocycles學(xué)科專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)研究生：蘆婷指導(dǎo)教師：劉東志教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一七年五月萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，
2、論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用
3、本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)摘要發(fā)展低成本和高效率的理論計(jì)算方法能夠很好地指導(dǎo)及優(yōu)化三苯胺類有機(jī)光電染料合成設(shè)計(jì)方案，大大減少實(shí)驗(yàn)所消耗的時(shí)間和資源。本文在本課題組已經(jīng)合成一系列三苯胺-均三嗪染料并且進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征以及電化學(xué)測(cè)試的基礎(chǔ)上，采用理論計(jì)算的方法模擬其在溶劑中的幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)，并且完善此系列化合物的光物理測(cè)試，探索電子給體的修飾對(duì)三苯胺-均三嗪光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移體系結(jié)構(gòu)與光物理過程的影響。結(jié)果表明電荷分離態(tài)的壽命隨著給體部分給電子能力的增
4、強(qiáng)而增長，電子回傳驅(qū)動(dòng)力與電子轉(zhuǎn)移重組能共同作用決定了此系列化合物形成的電荷分離態(tài)的壽命。本文采用密度泛函理論研究了一系列三苯胺-嘧啶染料單體及染料-二氧化鈦吸附體系的幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)以及吸收光譜。結(jié)果表明嘧啶環(huán)的引入削弱了給體與受體之間的相互作用使染料分子HOMO-LUMO軌道幾乎沒有交蓋，限制了HOMO-LUMO軌道的躍遷。染料分子基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)的躍遷中，HOMO軌道的電子躍遷到LUMO+1軌道，電子進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到LUMO軌道形成電荷分離態(tài)。本文分別采用給體部分修飾、強(qiáng)吸電子基團(tuán)取代、雜環(huán)引入以及氨基
5、乙基氨基插入四種方式對(duì)三苯胺-嘧啶染料進(jìn)行修飾，理論設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的電荷分離型染料。結(jié)果表明在三苯胺部分引入結(jié)構(gòu)簡單、給電子能力強(qiáng)的二甲氨基團(tuán)改善了分子的吸收光譜；在乙烯基鄰位引入一個(gè)或兩個(gè)氰基和在鄰位、間位分別引入一個(gè)氰基的修飾方式不僅拓展了染料分子的吸收光譜還改變了分子躍遷時(shí)的軌道躍遷貢獻(xiàn)，是有效的修飾方式；在苯乙烯基三苯胺苯環(huán)位置上引入雜環(huán)實(shí)現(xiàn)了對(duì)軌道能級(jí)的雙向調(diào)節(jié)，拓展了吸收光譜；氨基乙基氨基的引入使給體部分與受體部分成為相對(duì)獨(dú)立的兩部分，染料基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)的躍遷均以HOMO-LUMO+1軌道為主，
6、并且對(duì)給體部分進(jìn)行修飾可以構(gòu)成新型的高效電荷分離型染料。關(guān)鍵詞：密度泛函理論，電子轉(zhuǎn)移，電荷分離，三苯胺，均三嗪，嘧啶I萬方數(shù)據(jù)II萬方數(shù)據(jù)ABSTRACTThedevelopmentoflowcostandhighefficiencytheoreticalcalculationmethodcanguideandoptimizethesynthesisoftriphenylamineorganicphotoelectricdyes,greatlyreducingthetimeandresourcescons
7、umedbytheexperiment.Ourgrouphassynthesizedaseriesoftriphenylamine-triazinedyes,andcarriedoutstructuralcharacterizationandelectrochemicaltestspreviously.Inthispaper,thetheoreticalcalculationmethodhasbeenusedtosimulatethegeometricalstructure,electronicstruct
8、ureofthesecompounds.Andthephotochemicaltestsofthecompoundswerecarriedouttoinvestigatetheeffectofthemodificationoftheelectrondonoronthestructureandphotophysicalprocessesofthetriphenylamine-triazinephotoinduced
