【摘 要】
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本论文开展了硫-氧（S-O）非共价键锁定型非稠环小分子受体材料的分子设计、合成与性能研究,研究了基于非共价键硫原子的非稠环电子给体单元结构（二异辛基二噻吩并环硅戊二烯（DTS26）和联噻吩衍生物）、卤代氰基茚酮末端受体单元结构对设计合成的受体-给体1-给体2（A-D1-D2-A）受体型简单非稠环小分子受体材料性能的影响,揭示了S-O非共价键锁定型非稠环小分子受体材料高效能量转换的分子设计规律,获得
【基金项目】
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国家自然科学基金委面上项目（52073035,）； 江苏高等学校自然科学研究重点项目（18KJA480001）； 江苏省高校重点学科建设项目；
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本论文开展了硫-氧（S-O）非共价键锁定型非稠环小分子受体材料的分子设计、合成与性能研究,研究了基于非共价键硫原子的非稠环电子给体单元结构（二异辛基二噻吩并环硅戊二烯（DTS26）和联噻吩衍生物）、卤代氰基茚酮末端受体单元结构对设计合成的受体-给体1-给体2（A-D1-D2-A）受体型简单非稠环小分子受体材料性能的影响,揭示了S-O非共价键锁定型非稠环小分子受体材料高效能量转换的分子设计规律,获得了高效能量转换的非稠环小分子受体材料,论文的主要研究内容及结果如下:一是设计合成了以DTS26为第一电子给体（D1）单元、二噻吩环戊二烯（DTCC6）或异辛氧基茚并噻吩（IT）为第二电子给体（D2）单元、双氯氰基茚酮（IC-2Cl）或双氟氰基茚酮（IC-2F）为末端电子受体（A）单元的A-D1-D2-A型非稠环小分子受体材料DTS26-DTCC6-4Cl、DTS26-IT-4F和DTS26-IT-4Cl。系统研究了S-O非共价键构象锁结构、D1和A端基结构对小分子受体材料光物理、电化学和光伏等性能的影响。研究结果显示:（1）由于分子内S-O非共价键的锁定作用,该类材料表现了较好的分子平面骨架和结晶性能;（2）理论计算了中心骨架D1-D1、D2-D2和D1-D2的偶极矩,发现中心骨架的偶极矩呈现了提升的趋势,引入双元不同的电子给体单元,能有效调节分子间的作用力;（3）当与聚合物给体材料PM6共混时,基于DTS26-IT-4F和DTS26-IT-4Cl器件的能量转换效率（PCE）分别达到了10.61%和11.00%,实现了环硅戊二烯类非稠环简单小分子受体材料的高效能量转换。二是设计合成了以DTS26为D1单元、异十二烷氧基茚并噻吩（ITC4C6）为D2单元、IC-2Cl或IC-2F为末端A单元的A-D1-D2-A型非稠环小分子受体材料DTS26-ITC4C6-4F和DTS26-ITC4C6-4Cl,研究了烷氧基侧链和A端基结构对小分子受体材料的溶解性、光物理和光伏性能的影响。研究发现,将烷氧基侧链从异辛氧基延长至异十二烷氧基,极大了提高小分子受体材料的溶解性、光活性层相貌以及器件光伏性能。当与聚合物给体材料PM6共混时,基于DTS26-ITC4C6-4F和DTS26-ITC4C6-4Cl器件的PCE分别提升到11.29%和12.65%。三是设计合成了以异辛烷硫基联噻吩或异辛烷氧基联噻吩为D1单元、ITC4C6为D2单元、IC-2Cl为末端A单元的A-D1-D2-A型非稠环小分子受体材料（3T-T）S-ITC4C6-4Cl、（4T-T）S-ITC4C6-4Cl和（3T-T）O-ITC4C6-4Cl,研究了联噻吩侧链（异辛烷硫基和异辛烷氧基）结构、取向位置对小分子受体材料光物理、电化学和光伏性能的影响。研究发现:（1）由于分子内S-O非共价键的锁定作用,三种联噻吩类非稠环小分子受体材料均表现了较好的分子平面骨架;（2）与基于异辛烷硫基（3T-T）S-ITC4C6-4Cl相比,基于异辛烷氧基的（3T-T）O-ITC4C6-4Cl显示了显著红移的吸收光谱和增大的分子偶极矩;（3）与侧链取向朝内的（3T-T）S-ITC4C6-4Cl相比,侧链取向朝外的（4T-T）S-ITC4C6-4Cl更加出色的平面结构促进了电荷传输以及较高的LUMO能级使得器件获得较高的开路电压（Voc）;（4）当与聚合物给体材料PM6共混时,（4T-T）S-ITC4C6-4Cl器件PCE达到9.80%,而侧链取向朝内的（3T-T）S-ITC4C6-4Cl和（3T-T）O-ITC4C6-4Cl器件的PCE分别只有6.68%和1.68%。
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