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当今有机分子化合物被应用到诸多领域当中(诸如探测器,催化剂,电子设备等).由供体和受体组成的有机电荷转移共晶也吸引了固体材料科学和化学等学科的广泛关注,尤其是关于有机光电材料方面的创新探索.由于该类材料的突出性能和应用的优势,最近一段时间大量相关实验得到了开展.
本研究合成了π共轭体系分子,比如氰基茋、蒽和芘的衍生物,以此作为供体,以1,2,4,5-四氰基苯和7,7,8,8-醌二甲烷作为受体,制备了一系列电荷转移复合物.具体内容如下:
(1)第二章主要介绍了3种二元电荷转移共晶的制备及通过电荷转移作用和氢键调节光学性能的表现.采用三种芳烃即α-氰基茋:3-萘基-2-对甲苯基丙烯腈,3-萘基苯基丙烯腈和2-甲氧基-3-甲苯基丙烯腈作为供体,1,2,4,5-氰基苯作为受体构建了基于电荷转移作用的共晶.通过多种分析手段对此类共晶进行了详细探究并确证了电荷转移复合物的形成.复合物IA呈现出交叠的DADAD堆积模式,复合物ⅡA和ⅢA则呈现出DADDAD堆积模式.由于受体与供体之间存在的电荷转移作用以及π电子电离电势作用的影响,这些电荷转移复合物具备了明显的可调性发光特点.本研究论证了新型复合电荷转移功能材料的发展前景,对新一代发光材料的探索起到了重要作用.
(2)第三章探索了3种新型二元电荷转移复合物的制备方法:以1-2-萘基-3-芘-2酮,3-芘-1-2-噻吩-2-酮和2-苯-3-芘-丙烯腈作为供体,7,7,8,8-醌二甲烷作为受体,通过溶剂挥发法获得共晶材料.粉末衍射,热力学表现和光谱学分析确定了电荷转移复合物的形成及纯度.结构分析指出3种电荷转移复合物均呈现出DADDAD的交叠堆积模式,这种堆积模式主要受π–π相互作用和C-H--O,C-H--N氢键作用的影响所形成.由于此类电荷转移复合物存在很强的电荷转移近红外吸收,导致了这些晶体外观呈现黑色.采用Hirshfeld表面计算分析来表征共晶中不同的分子间相互作用和堆积模式.这些结果说明这种共晶设计方法可以有效地研究特定的交叠模式供受体体系,对于材料科学的应用具备潜在研究价值.
(3)第四章描述了两种具有蒽发色团的化合物的合成,分别为1-乙酰-3-萘基-9-蒽基-2-吡唑啉和1-乙酰-3-4-氯苯基-9-蒽基-2-吡唑啉.设计合成了1-乙酰基-3-萘基-5-(9蒽基)-2-吡唑啉(ANNP)和1-乙酰基-3-对氯苯基-5-(9-蒽基)-2-吡唑啉(ACAP),并且得到了5种不同的晶体单晶:ANNP单体的晶体1a,ANNP氯仿溶剂合物1b,ANNP乙酸溶剂合物1c,以及ACAP单体的晶体2a,ACAP苯酚的溶剂合物2b,单晶X-射线衍射表明晶体中蒽环均采取了单体排列方式,并且蒽环之间并没有π-π堆积作用.通过热分析的研究证实了溶剂合物的形成.这些晶体的荧光光谱都基本相似,在393,416以及440nm处的荧光发射峰值与蒽单体相近.晶体结构分析表明,可以通过形成溶剂合物控制超分子作用以及发色团的堆积模式来保持单体的发光.
本研究合成了π共轭体系分子,比如氰基茋、蒽和芘的衍生物,以此作为供体,以1,2,4,5-四氰基苯和7,7,8,8-醌二甲烷作为受体,制备了一系列电荷转移复合物.具体内容如下:
(1)第二章主要介绍了3种二元电荷转移共晶的制备及通过电荷转移作用和氢键调节光学性能的表现.采用三种芳烃即α-氰基茋:3-萘基-2-对甲苯基丙烯腈,3-萘基苯基丙烯腈和2-甲氧基-3-甲苯基丙烯腈作为供体,1,2,4,5-氰基苯作为受体构建了基于电荷转移作用的共晶.通过多种分析手段对此类共晶进行了详细探究并确证了电荷转移复合物的形成.复合物IA呈现出交叠的DADAD堆积模式,复合物ⅡA和ⅢA则呈现出DADDAD堆积模式.由于受体与供体之间存在的电荷转移作用以及π电子电离电势作用的影响,这些电荷转移复合物具备了明显的可调性发光特点.本研究论证了新型复合电荷转移功能材料的发展前景,对新一代发光材料的探索起到了重要作用.
(2)第三章探索了3种新型二元电荷转移复合物的制备方法:以1-2-萘基-3-芘-2酮,3-芘-1-2-噻吩-2-酮和2-苯-3-芘-丙烯腈作为供体,7,7,8,8-醌二甲烷作为受体,通过溶剂挥发法获得共晶材料.粉末衍射,热力学表现和光谱学分析确定了电荷转移复合物的形成及纯度.结构分析指出3种电荷转移复合物均呈现出DADDAD的交叠堆积模式,这种堆积模式主要受π–π相互作用和C-H--O,C-H--N氢键作用的影响所形成.由于此类电荷转移复合物存在很强的电荷转移近红外吸收,导致了这些晶体外观呈现黑色.采用Hirshfeld表面计算分析来表征共晶中不同的分子间相互作用和堆积模式.这些结果说明这种共晶设计方法可以有效地研究特定的交叠模式供受体体系,对于材料科学的应用具备潜在研究价值.
(3)第四章描述了两种具有蒽发色团的化合物的合成,分别为1-乙酰-3-萘基-9-蒽基-2-吡唑啉和1-乙酰-3-4-氯苯基-9-蒽基-2-吡唑啉.设计合成了1-乙酰基-3-萘基-5-(9蒽基)-2-吡唑啉(ANNP)和1-乙酰基-3-对氯苯基-5-(9-蒽基)-2-吡唑啉(ACAP),并且得到了5种不同的晶体单晶:ANNP单体的晶体1a,ANNP氯仿溶剂合物1b,ANNP乙酸溶剂合物1c,以及ACAP单体的晶体2a,ACAP苯酚的溶剂合物2b,单晶X-射线衍射表明晶体中蒽环均采取了单体排列方式,并且蒽环之间并没有π-π堆积作用.通过热分析的研究证实了溶剂合物的形成.这些晶体的荧光光谱都基本相似,在393,416以及440nm处的荧光发射峰值与蒽单体相近.晶体结构分析表明,可以通过形成溶剂合物控制超分子作用以及发色团的堆积模式来保持单体的发光.