高富勒烯含量超分子液晶的合成、结构表征和性能研究
批准号:
21274099
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
屠迎锋
依托单位:
学科分类:
B0504.高分子功能材料化学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
李耀文、张小艳、徐乔臻、闫红红、顾艳、季志超
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中文摘要
本课题研究富勒烯超分子液晶的结构和性能之间的关系。提出利用分子自组装形成棒状或层状超分子聚集体的方法构筑超分子液晶,设计合成高C60富勒烯含量的液晶分子,解决现有的富勒烯液晶中富勒烯含量低的问题;设计通过刚性富勒烯分子的共轭相互作用与长链烷基的相分离作用(范德华力)或氢键相互作用等自组装作用力形成长宽比或径厚比大于4的液晶性超分子聚集体;通过采用侧链型液晶的柔性去偶合原理减小自组装作用力相互之间的影响,使得以较短的烷基链长度即可以达到相分离效果,从而得到具有高富勒烯含量的液晶超分子。系统研究超分子作用力、侧链烷基链长度和个数、中间柔性间隔基长度等对富勒烯液晶相态、超分子结构、光电磁等性能的影响,研究以高富勒烯含量液晶分子和聚合物共轭给体共混制备的有机体异质结太阳能电池的各项性能。
英文摘要
This proposal is to study the structue-property relationship of fullerene liquid crystals. The self-assembly method is used to construct supramolecular fullerene liquid crystals via the force of pi-pi interaction between the rigid fullerene balls, together with hydrogen bonding or phase separation in one system to construct rod-like or disc-like supramolecular structure. The decoupling method is applied in the system by introducing a long flexible chain between the rigid fullerene part and flexible alkyl tail part, to reduce the interactions between them, and the long alkyl tail can be reduced to obtain high fullerene content liquid crystals. The hierarchical structures and self-assembly properties of these fullerene liquid crystals are the key concern of this project. The influences of supramolecular interactions, the alkyl chain length, the nubmer of alkyl chains and the flexible chain length on the liquid crystalline phase, supramolecular structure, hierarchical structures and photoelectric properties will be studied. The properties of the organic bulk heterojunction solar cells with active layer using fullerene liquid crystals as acceptor materials will be studied.
本课题主要研究富勒烯超分子液晶的设计、合成、表征以及其结构和性能之间的关系。合成了一系列以不同长度柔性间隔基连接的以烷基尾链取代的没食子酸和富勒烯乙酸为构筑单元的富勒烯衍生物,发现当其中的柔性间隔基较长时,通过富勒烯分子相互之间的pi-pi相互作用,以及富勒烯和烷基链之间的不相容性,其自组装形成一类具有三明治夹层结构的超分子液晶:中间层是由富勒烯球通过pi-pi超分子作用力形成的二维晶体结构,而柔性烷基链在富勒烯二维晶体层上下表面形成柔性层。由此首次提出了通过二维片状超分子进行无规堆叠形成具有多级次结构的超分子液晶的构筑方法。进一步研究表明,在二维片状超分子结构中,当烷基尾链较长时,富勒烯分子在中间层结晶形成三层的类似于面心立方的二维晶体。而当柔性间隔基较短时,将阻碍二维片状超分子的构筑,从而不表现出液晶性。当烷基尾链由三条变为两条时,其分子仍然可以形成片状超分子聚集体,其中富勒烯含量最高可以超过60%,但是相应的液晶相范围变窄。通过空间电荷限制电流方法(SCLC)系统研究了上述富勒烯超分子液晶在室温下的电子迁移率,发现其电子迁移率一般在10^-5 cm^2 V/S至10^-3 cm^2 V/S之间,并且随着烷基链长度的升高而降低。此外,合成了一系列具有偶氮基团的以烷基取代的没食子酸和富勒烯乙酸为构筑单元的偶氮富勒烯衍生物,发现其分子自组装形成的也是一类具有三明治夹层结构的超分子液晶。在这类分子中,随着烷基尾链长度的增加,其形成的二维晶体中间层的富勒烯球的组装层数随之发生由四层到三层到两层下降的变化。对其迁移率测试研究表明,含有偶氮基团的富勒烯超分子液晶随烷基尾链的变长,其电子迁移率变化不大,均在10^-3 cm^2 V/S。以上结果表明该类富勒烯液晶具有非常高的电子迁移率,有望在光电材料方面得到广泛应用。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
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专利列表
N- and O-doped carbonaceous nanotubes from polypyrrole for potential application in high-performance capacitance
由聚吡咯制成的 N 和 O 掺杂碳纳米管在高性能电容中的潜在应用
DOI:10.1016/j.jpowsour.2013.09.014
发表时间:2014-02-01
期刊:JOURNAL OF POWER SOURCES
影响因子:9.2
作者:Guo, Chengxin;Li, Na;Tu, Yingfeng
通讯作者:Tu, Yingfeng
DOI:10.1002/marc.201400381
发表时间:2014-09
期刊:Macromolecular rapid communications
影响因子:4.6
作者:Y. Tu;Zhichao Ji;Xiaoming Yang;X. Wan;Qifeng Zhou
通讯作者:Y. Tu;Zhichao Ji;Xiaoming Yang;X. Wan;Qifeng Zhou
DOI:10.1016/j.polymer.2016.08.086
发表时间:2016-09
期刊:Polymer
影响因子:4.6
作者:Ling-feng Gao;Joongsuk Oh;T. Chang;Dongxue Chen;Xiaohong Li;Xiaoming Yang;Y. Tu;Xiu-lin Zhu
通讯作者:Ling-feng Gao;Joongsuk Oh;T. Chang;Dongxue Chen;Xiaohong Li;Xiaoming Yang;Y. Tu;Xiu-lin Zhu
A synthetic approach towards micron-sized smectic liquid crystal capsules via the diffusion controlled swelling method
通过扩散控制溶胀法合成微米级近晶液晶胶囊的方法
DOI:10.1039/c4py01767f
发表时间:2015-03
期刊:Polymer Chemistry
影响因子:4.6
作者:Van Horn, Ryan M.;Mitrokhin, Maxim;Harris, Frank W.;Cheng, Stephen Z. D.
通讯作者:Cheng, Stephen Z. D.
Incorporating Pendent Fullerenes with High Refractive Index Backbones: A Conjunction Effect Method for High Refractive Index Polymers
将悬垂富勒烯与高折射率主链结合:高折射率聚合物的联合效应方法
DOI:10.1021/acs.macromol.5b01791
发表时间:2015-12-08
期刊:MACROMOLECULES
影响因子:5.5
作者:Chen, Shuang;Chen, Dongxue;Li, Christopher Y.
通讯作者:Li, Christopher Y.
基于级联聚合制备聚酯基弹性体的聚酯化学回收高值化新路线
- 批准号:22231008
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:280万元
- 批准年份:2022
- 负责人:屠迎锋
- 依托单位:
牺牲键强度可调的高强韧热塑性弹性体的制备及性能研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63万元
- 批准年份:2020
- 负责人:屠迎锋
- 依托单位:
基于分子纳米粒子的超分子液晶的合成、表征和性能研究
- 批准号:21774090
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:64.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:屠迎锋
- 依托单位:
新型多嵌段交替聚醚酯共聚物的合成和性能研究
- 批准号:21474067
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:89.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:屠迎锋
- 依托单位:
侧链型C60富勒烯聚酯的合成及性能研究
- 批准号:21074079
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:屠迎锋
- 依托单位:
国内基金
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