分子内单线态裂分材料的设计与合成开题报告
2021-03-10 23:59:11
1. 研究目的与意义(文献综述)
随着经济发展和人口增长,能源的消耗迅猛增加,能源危机日益凸显。目前,70%以上的能源来自煤炭、石油、天然气等为代表的化石燃料,而这些能源是不可再生的。此外,化石燃料的使用造成的温室效应等环境问题越来越严重,因此,寻找清洁的可再生替代能源迫在眉睫。太阳能作为绿色可再生能源,引起了广泛关注,将太阳能转换热能及电能是科学家们长期追求的目标。太阳能电池可以将太阳能转换为电能,其作为利用太阳能的重要途径,已经成为近年来学术及工业研究的热点。
太阳能是太阳内部在高温下发生核聚变反应所产生的能量。这种辐射能量的总量十分巨大,即使其中只有22亿分之一能够到达地球大气层,其照射功率仍高达1.73×1020瓦,相当于每秒燃烧500万吨煤炭所产生的能量。太阳能的储量丰富,并且是无污染的可再生资源,是取代化石燃料的理想候选能源,因此,如何有效的利用太阳能对于解决能源危机和环境问题具有重要的研究意义。
将有机材料应用于太阳能电池的发展起步较晚。虽然有机材料的光伏效应在1958年即有报道,但由于其开路电压仅有200mv,并没有实际应用价值。直到1986年,由邓青云等人制得了能量转换效率达到1%的太阳能器件,才真正引起人们对该领域的重视。使用有机材料制备太阳能电池,具有原料广泛易得、成本低廉、能耗小、质量轻等优点,更重要的是,有机材料所展现出的良好的柔性、溶解性以及结构可调性是无机材料难以具备的,因此极具研究价值。
2. 研究的基本内容与方案
报道的单线态裂分效率(即三线态激子的产率,由SF 产生的三线态激子数除以吸收的光子数来计算得出)最高的材料为并五苯(约200%),其SF产生的机理研究相对比较成熟,其电荷转移调节(charge transfer mediated)的机理被大部分人接受。具体过程如下:当一个处于基态(S0)的并五苯分子吸收一个光子被激发后形成单线态激子(S1),这个处于单重激发态的分子可以与相邻的另一个处于基态的分子发生电荷转移相互作用(一个电子自旋允许的过程),进而裂分成两个能量较低的三线态激子(T1)。
目前关于单线态裂分的研究主要集中在线型小分子和高分子中。关于有机环状分子中的单线态裂分的研究还少有报道。并五苯是研究单线态裂分的较好的模型分子,本论文准备以并五苯为基本结构单元,构建环状分子,以便研究环状分子中的单线态裂分。根据文献报道和拟合成的分子结构,我们拟设计合成路线,合成以及分离提纯后利用核磁共振氢谱确定其结构。
3. 研究计划与安排
第1-2周:查阅相关文献资料,明确研究内容,根据拟合成的分子结构设计合成路线以及相关反应的方案,完成开题报告;
第3-12周:按研究方案开展实验,合成,并进行相关反应的研究,并结合实际情况进行优化和改进;
第13-14周:整理实验数据,分析总结实验结果,完成并修改毕业论文;
4. 参考文献(12篇以上)
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