汕头大学考研，汕头大学考研分数线2023
导语
目前，有机光伏常用的非富勒烯受体（Y6及其衍生物）具有窄带隙、中等HOMO能级和高结晶性等特点，这要求聚合物给体具有相匹配的物理性质，例如互补的光吸收、匹配的HOMO能级以及优异的形貌和相分离。然而，完全满足这些要求的聚合物较少，而且如何设计合成高性能的聚合物给体仍然面临挑战。近日，汕头大学武庆贺教授课题组在该研究领域取得了新进展，相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.202215930）。
前沿科研成果
图1.（a）带有氟和其他共轭吸电子基团的缺电子单元；（b）FNT的化学结构和合成；（c）FNT的单晶数据（来源：Angew. Chem.）
图2.基于FNT的聚合物供体PFNT-F和PFNT-Cl的合成路线（来源：Angew. Chem.）
在D-A共聚物中，缺电子单元在高性能给体聚合物发展中起到至关重要的作用。汕头大学武庆贺教授等人报道了多氟取代的新型稠环化合物4,5,6,7-四氟萘 [2,1-b:3,4-b´]二噻吩（FNT）。利用1,2-二溴四氟苯和3,3′-二(三甲基锡基)-5,5′-二(三甲基硅基)-2,2′-联噻吩化合物，通过一步Stille偶联反应，可以简便合成FNT-2TMS，脱去TMS即可得到化合物FNT。FNT的单晶显示：所有原子在同一平面上，FNT分子具有良好的平面性；FNT分子的π-π堆叠距离是3.38 Å，氟原子与氢原子和氟原子间存在丰富的弱相互作用（F…H：2.50 Å；F…F：2.84 Å、2.84 Å和2.73 Å）。强π-π堆叠和丰富的分子间弱相互作用有利于空穴传输，而且F…F之间的弱相互作用有利于增加聚合物与多氟取代非富勒烯受体的混溶性，这些优点使FNT成为非常有前途的聚合物单体。
图3.相关器件的光伏性能（来源：Angew. Chem.）
通过FNT设计合成的聚合物PFNT-F、PFNT-Cl有较低的HOMO能级（~ -5.5 eV）、较宽的能带（~ 2.0 eV）、高结晶性和高效的空穴传输。与N3共混制备的光伏器件，分别具有最高18.10%和17.53%的光电转换效率。且值得关注的是，两个聚合物都具有非常高的填充因子（0.80）。
通过薄膜形貌和分子堆积方式表征可以看到：PFNT-Cl/F:N3共混薄膜均具有更清晰的纳米纤维状形貌；在纯膜中聚合物主要采用edge-on取向，然而在共混膜中聚合物采用face-on取向。在共混薄膜中更优的薄膜形貌和分子取向改变可能由聚合物和N3之间复杂的相互作用引起，这也表明了基于FNT的聚合物和N3之间优异的形貌相容性。该工作说明多氟取代是设计合成高性能聚合物给体的高效策略。
该研究成果发表于国际化学领域权威期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。该论文共同第一作者为汕头大学研究生陈锦明和李冬燕，通讯作者为武庆贺教授，合作者包括南方科技大学何凤教授、汕头大学黄晓春教授和党丽教授、东华大学乔小兰教授。该工作得到国家自然科学基金、广东省高校创新团队项目和广东省自然科学基金的资助。
武庆贺课题组简介
武庆贺教授，2007年本科毕业于河南大学，2013年博士毕业于中国科学院上海有机化学研究所，2014-2017在美国芝加哥大学从事博士后研究，现为汕头大学化学化工学院教授。课题组聚焦于有机光电功能材料的设计合成及光伏器件性能研究，致力于发展新的合成方法，构筑新型共轭稠环化合物，创新新材料的发展思路，探究影响光伏器件性能的因素和机制。独立工作后，先后在Joule、Energy & Environmental Sciences、Angewandte Chemie International Edition、CCS Chemistry等期刊发表系列研究论文。
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