廈大夏海平教授在碳龍合成並在有機太陽能電池應用研究取得進展

2020-10-07 小材科研

廈門大學夏海平教授課題組碳龍化學研究取得新進展，利用金屬卡拜與炔烴的新反應，成功地合成了一類金屬d軌道參與π共軛的全新共軛體系並在有機太陽能電池領域得到應用，相關成果以「Addition of alkynes and osmium carbynes towards functionalized dπ–pπ conjugated systems」 為題在線發表於《自然•通訊》（Nature Communications，DOI: 10.1038/s41467-020-18498-2）。

碳-碳三鍵和碳-金屬三鍵是兩類高度不飽和的化學鍵。該工作發現了這兩類三鍵之間的全新反應模式。該反應條件溫和（常溫、常壓、空氣氛下、溶劑不用處理直接使用）、專一（沒有副反應）、高效（近100%轉化率）、底物範圍寬。利用該反應能把金屬和有機π共軛體系有效結合，得到一類金屬d軌道參與π共軛的全新大π共軛體系。產物吸收光譜寬、強（可吸收紫外、大部分可見光，摩爾吸光係數達到4×104級），具有廣泛應用前景。以其作為有機太陽能電池電子傳輸層，表現出優異的性能。無論是非富勒烯（PM6:Y6、PTB7-Th:IEICO-4F）體系還是富勒烯體系（PTB7-Th:PC71BM），都能使有機太陽能電池性能得到10 %左右的有效提升。

該方法將成為構築「金屬d軌道參與π共軛的大π共軛材料」的通用合成方法。在光電能源新材料開發方面前景較好。此外，許多含明星分子（如卟啉，四苯乙烯，六苯並蔻等）的炔烴，都能利用該反應與碳龍配合物嫁接，從而賦予這些明星分子新性能新應用。值得一提的是，這是碳龍配合物在繼聚集誘導發光、光聲成像、腫瘤光熱治療、氧氣活化等應用之後，首次在光電能源材料方面得到應用。

該工作是在夏海平教授和南方科技大學何鳳副教授共同指導下完成的。2016級iChEM博士生陳仕焰和南科大博士生劉龍珠為論文的共同第一作者。該工作充分體現了多學科協同創新研究優勢：相關化合物合成、表徵由陳仕焰、高翔、彭麗霞、張穎等完成；光電測試由劉龍珠完成；理論計算由陳仕焰、華煜暉完成。我院楊柳林副教授、譚元植教授等對研究工作給予了大力支持。研究工作得到了國家自然科學基金(U1705254、21931002、21975115)，廣東省催化化學重點實驗室(No. 2020B121201002)，國家重點研發計劃(2017YFA0204902)，及深圳諾貝爾獎科學家實驗室(C17783101)等項目資助。

來源：廈門大學

論文連結：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-18498-2

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