金属锰杂环偶氮配位聚合物的合成及光电性能研究

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金属有机配合物作为一种新型的无机有机杂化功能材料,既具有有机材料的柔性又具有无机材料的刚性等优点于一体成为了应用于光电领域的一大研究热点。其中,金属离子锰Mn(II)所合成的配合物在结构和性质方面更能突出表现该类材料的优越性。本文中以研究具有优异光电性能以及较高热稳定性晶体材料为主要目的,成功的合成出了三种不同结构的金属锰Mn(II)基有机配合物,并通过一系列表征手段分析其三种配合物的晶体结构及性能。具体研究内容如下:(1)以4-[(8-羟基-5-喹啉基)偶氮]-苯磺酸(H2L1)配体为原料,在传统溶剂热条件下成功合成了一种新型配合物,其分子式为[Mn0.5(L1)(H2O)](1)。配合物1呈现出零维(0D)结构。研究了配合物1的荧光性质,表明其有较好的蓝色荧光。光电研究表明,配合物1由于其单晶结构在配合物1/N719/Ti O2的串联结构中形成了能级重组。且基于配合物1/N719/Ti O2的染料敏化太阳能电池(DSSC)在100 m W·cm-2光照下表现出优异的光伏性能,光电转换效率为5.72%。(2)以4-[(8-羟基-5-喹啉基)偶氮]-苯甲酸(H2L2)配体为原料,在常规水热条件下成功合成了一种新型配合物,其分子式为{[Mn(L2)(H2O)]·H2O}n(2)。配合物2是一个具有3-连接6~3拓扑的二维(2D)层状结构。通过层间存在的氢键作用和π···π叠加作用形成三维超分子网络结构。此外,还研究了配合物2的荧光性质,配合物2的最大发射峰相较于游离的H2L2配体稍微红移了11 nm。光电研究表明,配合物2由于其单晶结构在配合物2/N719/Ti O2的串联结构中形成了能级重组。且基于配合物2/N719/Ti O2的DCCS在100 m W cm-2光照下表现出良好的光伏性能,光电转换效率为6.23%。(3)以偶氮苯-4,4′-二羧酸(H2L3)配体为原料,在溶剂热条件下成功合成了一种新的配合物[Mn(L3)(H2O)2]n(3)。配合物3是一个具有(4,4)-连接{6~5.8}拓扑的三维(3D)框架结构。荧光性研究表明,配合物3的最大发射峰相较于游离的H2L3配体红移了63 nm,荧光强度明显增强。在太阳能共敏化电池(DSSCs)中的电化学性能研究表明,配合物3由于其单晶结构在配合物3/N719/Ti O2的串联结构中形成了能级重组。且配合物3/N719/Ti O2光阳极DCCS在100 m W·cm-2光照下表现出良好的光伏性能,光电转换效率为3.70%。
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