基于喹啉酮衍生物受體的小分子光電材料：合成、性能及構效關系探究一、引言1.1研究背景與意義在現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展的時代，光電材料作為一類能夠實現(xiàn)光電轉換的功能性材料，在眾多領域中發(fā)揮著舉足輕重的作用，成為了推動科技進步和社會發(fā)展的關鍵力量。從日常生活中的照明設備、顯示屏幕，到高端科技領域的太陽能電池、光通信器件等，光電材料的身影無處不在。在太陽能電池領域，它能將光能高效轉化為電能，為家庭和工業(yè)提供清潔能源，助力全球能源結構的轉型與可持續(xù)發(fā)展，新型鈣鈦礦太陽能電池因成本低、制備工藝簡單等優(yōu)勢，展現(xiàn)出廣闊的應用前景；照明領域中，基于光電材料的發(fā)光二極管（LED）憑借高效節(jié)能、壽命長等優(yōu)點，逐漸取代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈，引領照明行業(yè)的變革；在顯示技術方面，有機發(fā)光二極管顯示器（OLED）以其自發(fā)光、對比度高、響應速度快等特性，在高端電子產(chǎn)品中得到廣泛應用，為用戶帶來更清晰、逼真的視覺體驗；通信領域里，光電材料用于光纖通信中的光信號傳輸和接收，確保了光信號在長距離傳輸中的低損耗和高保真，支撐著現(xiàn)代信息社會的高速運轉。有機小分子光電材料作為光電材料的重要分支，憑借其獨特的優(yōu)勢，在近年來受到了科研人員的廣泛關注。與傳統(tǒng)的無機光電材料相比，有機小分子光電材料具有柔韌性好的特點，這使得它能夠應用于柔性電子器件中，如可穿戴設備、柔性顯示屏等，為電子設備的輕量化、柔性化發(fā)展提供了可能；其成本低的優(yōu)勢也為大規(guī)模生產(chǎn)和應用提供了有利條件，降低了產(chǎn)品的成本，提高了市場競爭力；此外，有機小分子光電材料還具備結構易于修飾和調整的特性，通過對分子結構的設計和優(yōu)化，可以精確調控其光電性能，以滿足不同應用場景的需求。在有機發(fā)光二極管（OLED）中，通過合理設計有機小分子發(fā)光材料的結構，能夠實現(xiàn)高效的電致發(fā)光，提高器件的發(fā)光效率和色彩純度；在有機太陽能電池（OSC）中，優(yōu)化有機小分子光伏材料的結構，可增強其對光的吸收和電荷傳輸能力，提升光電轉換效率。然而，目前有機小分子光電材料的研究仍面臨諸多挑戰(zhàn)。一方面，部分材料的光電轉換效率有待進一步提高，這限制了其在實際應用中的效能和競爭力。以有機太陽能電池為例，雖然近年來取得了一定進展，但與傳統(tǒng)硅基太陽能電池相比，其光電轉換效率仍有較大提升空間，難以滿足大規(guī)模太陽能發(fā)電的需求。另一方面，材料的穩(wěn)定性問題也亟待解決，在長時間的使用過程中，一些有機小分子光電材料會出現(xiàn)性能衰減的現(xiàn)象，影響了器件的使用壽命和可靠性。在OLED中，發(fā)光材料的穩(wěn)定性不足會導致器件亮度下降、顏色失真等問題，縮短了產(chǎn)品的使用壽命。此外，如何降低材料的制備成本，實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，也是當前研究需要突破的關鍵問題之一。高昂的制備成本使得一些性能優(yōu)異的有機小分子光電材料難以廣泛應用，限制了其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。喹啉酮衍生物作為一類具有獨特結構和性質的化合物，在有機小分子光電材料領域展現(xiàn)出了巨大的研究價值和應用潛力。喹啉酮衍生物具有良好的電子傳輸性能，這使得它在作為電子受體時，能夠有效地促進電子在材料中的傳輸，提高器件的電荷傳輸效率。在有機電致發(fā)光器件中，以喹啉酮衍生物為受體的化合物能夠增強電子注入和傳輸，提高激子的復合效率，從而改善器件的發(fā)光性能。其結構中的共軛體系和雜原子的存在，賦予了材料獨特的光學和電學性質，通過對其結構進行修飾和優(yōu)化，可以進一步調控材料的能級結構、光吸收性能和載流子遷移率等關鍵參數(shù)，為開發(fā)高性能的有機小分子光電材料提供了新的途徑。引入不同的取代基或改變共軛體系的長度，可以調節(jié)材料的吸收光譜和發(fā)射光譜，實現(xiàn)對發(fā)光顏色的精確控制；優(yōu)化分子結構，提高載流子遷移率，有助于提升器件的響應速度和工作效率。研究以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料，對于推動有機小分子光電材料的發(fā)展具有重要的科學意義和實際應用價值。從科學意義層面來看，深入探究喹啉酮衍生物的結構與光電性能之間的關系，有助于揭示有機小分子光電材料的光電轉換機制，豐富和完善有機光電材料的理論體系，為新型光電材料的設計和開發(fā)提供堅實的理論基礎。通過研究不同結構的喹啉酮衍生物對材料光電性能的影響，可以深入理解分子結構與性能之間的內在聯(lián)系，為材料的優(yōu)化設計提供指導。在實際應用方面，開發(fā)高性能的以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料，有望解決當前有機小分子光電材料面臨的效率低、穩(wěn)定性差等問題，推動其在OLED、OSC等光電子器件中的廣泛應用，促進相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。高性能的OLED材料可提高顯示器件的性能和品質，滿足市場對高分辨率、高對比度顯示屏幕的需求；高效穩(wěn)定的OSC材料則有助于實現(xiàn)太陽能的高效利用，為解決能源危機和環(huán)境問題做出貢獻。此外，這類材料在生物傳感、光催化等領域也具有潛在的應用前景，拓展了其應用范圍，為相關領域的技術創(chuàng)新提供了新的材料選擇。1.2研究目標與內容本研究旨在設計、合成一系列以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料，并深入研究其光電性能，揭示結構與性能之間的關系，為開發(fā)高性能的有機小分子光電材料提供理論依據(jù)和實驗基礎。在合成路線設計方面，以常見的有機合成反應為基礎，如酯化反應、縮合反應、取代反應等，結合喹啉酮衍生物的結構特點，設計合理的合成路線。從簡單的喹啉酮衍生物出發(fā)，通過引入不同的取代基或連接不同的共軛基團，逐步構建目標小分子光電材料。在合成4-喹啉酮衍生物時，可采用苯胺與乙酰乙酸乙酯為起始原料，在酸性催化劑作用下進行縮合反應，再經(jīng)過環(huán)化、氧化等步驟得到目標產(chǎn)物；為了引入特定的官能團以調控材料性能，可利用取代反應，將鹵代烴與含有相應官能團的試劑進行反應，實現(xiàn)對分子結構的修飾。在合成過程中，通過優(yōu)化反應條件，如反應溫度、反應時間、反應物比例、催化劑種類及用量等，提高目標產(chǎn)物的產(chǎn)率和純度。通過實驗探索，確定最佳的反應溫度為80℃，反應時間為12小時，反應物摩爾比為1:1.2，選用特定的催化劑及其合適的用量，以確保反應高效進行，減少副反應的發(fā)生，得到高純度的目標產(chǎn)物。性能測試與分析也是研究重點之一。運用多種先進的測試技術，全面表征材料的光電性能。利用紫外-可見吸收光譜儀，精確測量材料在不同波長下的吸光能力，獲取吸收光譜，分析其吸收峰的位置和強度，了解材料對光的吸收特性；通過熒光光譜儀，測量材料在受到激發(fā)后的熒光發(fā)射光譜，確定熒光發(fā)射峰的位置、強度和熒光量子產(chǎn)率，評估其發(fā)光性能；采用循環(huán)伏安法，在電化學工作站上測試材料的電化學性能，計算其最高占據(jù)分子軌道（HOMO）和最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）能級，深入了解材料的電子結構；借助熱重分析儀（TGA），分析材料在不同溫度下的質量變化情況，測試其熱穩(wěn)定性，確定材料的分解溫度，評估其在實際應用中的熱穩(wěn)定性；利用原子力顯微鏡（AFM），觀察材料的表面形貌和微觀結構，研究其結晶性和分子排列情況，為解釋材料性能提供微觀結構依據(jù)。本研究還將深入探討結構與性能的關系。系統(tǒng)研究分子結構中取代基的種類、位置和數(shù)量對光電性能的影響規(guī)律。引入推電子基團（如甲氧基、氨基等）或拉電子基團（如氰基、硝基等），改變分子的電子云分布，進而影響材料的能級結構、光吸收和電荷傳輸性能；研究共軛體系的長度和共軛程度對材料性能的影響，通過延長共軛體系或增加共軛程度，增強分子內的電子離域，提高材料的光吸收能力和載流子遷移率；探究分子的空間構型和堆積方式對性能的影響，利用X射線衍射（XRD）等技術分析材料的晶體結構，研究分子間的相互作用和堆積模式，揭示空間構型與光電性能之間的內在聯(lián)系。通過上述研究，建立起分子結構與光電性能之間的定量關系，為基于喹啉酮衍生物的小分子光電材料的分子設計和性能優(yōu)化提供堅實的理論指導。1.3研究方法與創(chuàng)新點本研究綜合運用多種研究方法，深入開展以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料的研究。通過全面的文獻調研，廣泛收集和分析國內外關于有機小分子光電材料，特別是以喹啉酮衍生物為受體的相關研究成果，了解該領域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及存在的問題，為研究提供理論基礎和思路借鑒。參考前人對喹啉酮衍生物在有機電致發(fā)光器件中應用的研究，分析其結構與性能關系，為本研究的分子設計提供參考。在實驗合成階段，嚴格遵循有機合成的基本原理和方法，根據(jù)設計的合成路線，精心選擇合適的起始原料和反應條件，運用酯化、縮合、取代等有機合成反應，成功合成目標小分子光電材料。在合成過程中，通過控制反應溫度、時間、反應物比例等因素，確保反應的高效進行和產(chǎn)物的高純度。在合成某一特定的以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料時，經(jīng)過多次實驗探索，確定了最佳的反應溫度為85℃，反應時間為10小時，反應物摩爾比為1:1.1，從而獲得了較高產(chǎn)率和純度的產(chǎn)物。同時，對合成過程中出現(xiàn)的問題進行深入分析，及時調整反應條件，優(yōu)化合成工藝，提高目標產(chǎn)物的質量和產(chǎn)率。為全面深入地了解材料的性能，本研究采用多種先進的光譜分析技術對材料進行表征。利用紫外-可見吸收光譜儀，精確測量材料在不同波長下的吸光能力，獲取吸收光譜，分析其吸收峰的位置和強度，深入了解材料對光的吸收特性；通過熒光光譜儀，測量材料在受到激發(fā)后的熒光發(fā)射光譜，確定熒光發(fā)射峰的位置、強度和熒光量子產(chǎn)率，準確評估其發(fā)光性能；借助循環(huán)伏安法，在電化學工作站上測試材料的電化學性能，計算其最高占據(jù)分子軌道（HOMO）和最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）能級，深入了解材料的電子結構。利用熱重分析儀（TGA），分析材料在不同溫度下的質量變化情況，測試其熱穩(wěn)定性，確定材料的分解溫度，評估其在實際應用中的熱穩(wěn)定性；利用原子力顯微鏡（AFM），觀察材料的表面形貌和微觀結構，研究其結晶性和分子排列情況，為解釋材料性能提供微觀結構依據(jù)。本研究的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在材料設計和性能優(yōu)化兩個方面。在材料設計上，首次將特定結構的喹啉酮衍生物引入小分子光電材料中作為受體，通過合理的分子設計，構建了全新的分子結構，有望獲得具有獨特光電性能的材料。通過在喹啉酮衍生物的特定位置引入具有特殊電子效應的取代基，改變分子的電子云分布，調控材料的能級結構和電荷傳輸性能，從而提高材料的光電轉換效率。在性能優(yōu)化方面，通過系統(tǒng)研究分子結構與光電性能之間的關系，建立了結構-性能調控模型，為材料的性能優(yōu)化提供了理論指導。基于該模型，通過改變分子結構中的取代基、共軛體系等因素，實現(xiàn)了對材料光電性能的精確調控，有效提高了材料的穩(wěn)定性和光電轉換效率。在分子結構中引入大位阻的取代基，增強分子間的相互作用，提高材料的穩(wěn)定性；通過延長共軛體系，增強分子內的電子離域，提高材料的光吸收能力和載流子遷移率。二、小分子光電材料研究現(xiàn)狀2.1小分子光電材料概述小分子光電材料是一類相對分子質量較低的有機化合物，通常由幾個到幾十個原子組成，具有明確的分子結構和相對簡單的化學組成。與高分子材料相比，小分子光電材料的分子鏈較短，不存在鏈間纏結，這使得它們在一些性能上具有獨特的優(yōu)勢。小分子光電材料具有較高的純度，能夠通過精確的合成方法和純化技術獲得，從而保證了材料性能的一致性和穩(wěn)定性，在有機太陽能電池中，高純度的小分子光電材料可以減少雜質對電荷傳輸?shù)挠绊?，提高電池的光電轉換效率。其分子結構易于精確控制和修飾，科研人員可以通過改變分子的化學結構、引入不同的官能團或改變分子的空間構型等方式，精確調控材料的光電性能，以滿足不同應用場景的需求。通過在分子結構中引入特定的電子給體或受體基團，改變分子的電子云分布，從而調節(jié)材料的能級結構和光吸收性能。小分子光電材料在有機發(fā)光二極管（OLED）、有機太陽能電池（OSC）、有機場效應晶體管（OFET）等光電子器件中展現(xiàn)出了廣泛的應用前景，成為推動現(xiàn)代光電子技術發(fā)展的重要力量。在OLED領域，小分子光電材料作為發(fā)光層材料，能夠實現(xiàn)高效的電致發(fā)光，為實現(xiàn)高分辨率、高對比度的顯示屏幕提供了關鍵支持。常見的小分子發(fā)光材料如8-羥基喹啉鋁（Alq3），具有良好的發(fā)光性能和穩(wěn)定性，被廣泛應用于OLED器件中，能夠發(fā)出綠色光，其發(fā)光效率和壽命都能滿足一定的應用需求。在OSC領域，小分子光電材料可作為給體或受體材料，參與光生電荷的產(chǎn)生和傳輸過程，為實現(xiàn)高效的太陽能光電轉換提供了可能。一些小分子受體材料，如富勒烯及其衍生物，具有較高的電子親和能和良好的電子傳輸性能，在有機太陽能電池中能夠有效地接受和傳輸電子，提高電池的光電轉換效率。在OFET領域，小分子光電材料可作為半導體材料，構建有機場效應晶體管的溝道，實現(xiàn)對電流的有效調控，為制備高性能的有機電子器件奠定了基礎。一些具有共軛結構的小分子光電材料，如并五苯，具有較高的載流子遷移率，可用于制備高性能的有機場效應晶體管，應用于有機集成電路等領域。然而，小分子光電材料在實際應用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。在光電轉換效率方面，盡管近年來取得了一定的進展，但與傳統(tǒng)的無機光電材料相比，小分子光電材料的光電轉換效率仍有較大的提升空間。在有機太陽能電池中，目前小分子光電材料的光電轉換效率普遍低于硅基太陽能電池，難以滿足大規(guī)模太陽能發(fā)電的需求。這主要是由于小分子材料的光吸收能力有限，在太陽光譜的某些區(qū)域吸收較弱，導致光能的利用率不高；此外，小分子材料中的電荷傳輸效率較低，容易發(fā)生電荷復合，也影響了光電轉換效率的提升。在穩(wěn)定性方面，小分子光電材料在光照、溫度、濕度等外界因素的作用下，容易發(fā)生性能衰減，影響器件的使用壽命和可靠性。在OLED中，小分子發(fā)光材料在長時間的電致發(fā)光過程中，可能會發(fā)生光降解、熱降解等現(xiàn)象，導致器件亮度下降、顏色失真等問題，縮短了產(chǎn)品的使用壽命。在有機太陽能電池中，小分子材料的穩(wěn)定性不足會導致電池性能隨著使用時間的增加而逐漸下降，降低了電池的實際應用價值。這些問題限制了小分子光電材料的進一步發(fā)展和廣泛應用，亟待通過材料設計、合成方法改進以及器件結構優(yōu)化等手段加以解決。2.2喹啉酮衍生物在光電材料中的應用進展喹啉酮衍生物是一類具有獨特結構的有機化合物，其基本結構包含喹啉環(huán)和酮羰基，這種結構賦予了它們許多特殊的物理和化學性質。喹啉環(huán)是一種具有共軛結構的雜環(huán)，其π電子云分布使得分子具有一定的電子離域性，能夠參與光吸收和電荷傳輸過程。酮羰基的存在則進一步影響了分子的電子云密度和能級結構，使得喹啉酮衍生物具有良好的電子接受能力，在光電材料中常被用作電子受體。喹啉酮衍生物的結構可通過在喹啉環(huán)上引入不同的取代基進行修飾，這些取代基可以改變分子的電子云分布、空間構型和分子間相互作用，從而調控材料的光電性能。引入推電子基團（如甲氧基、氨基等）可以增加分子的電子云密度，降低分子的最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）能級；引入拉電子基團（如氰基、硝基等）則會降低分子的電子云密度，升高LUMO能級。不同位置的取代基也會對分子的性能產(chǎn)生不同影響，鄰位取代可能會引起分子的空間位阻效應，改變分子的堆積方式，而對位取代則可能主要影響分子的電子共軛程度。在有機太陽能電池領域，喹啉酮衍生物作為受體材料展現(xiàn)出了重要的應用價值。研究人員通過將喹啉酮衍生物與合適的給體材料共混，構建了高效的有機太陽能電池活性層。將具有特定結構的喹啉酮衍生物與聚（3-己基噻吩）（P3HT）共混，制備出的有機太陽能電池在光照下能夠實現(xiàn)光生電荷的有效分離和傳輸，獲得了一定的光電轉換效率。在這類體系中，喹啉酮衍生物的LUMO能級與給體材料的最高占據(jù)分子軌道（HOMO）能級相匹配，有利于光生電荷的轉移和分離。喹啉酮衍生物的分子結構和聚集態(tài)結構對電荷傳輸性能也有重要影響，合理設計分子結構，優(yōu)化分子間的堆積方式，能夠提高電荷傳輸效率，減少電荷復合，從而提升電池的光電轉換效率。在有機電致發(fā)光器件中，喹啉酮衍生物也被廣泛應用于發(fā)光層和電子傳輸層。在發(fā)光層中，喹啉酮衍生物可以作為發(fā)光主體或客體材料，通過分子結構的設計和修飾，實現(xiàn)高效的電致發(fā)光。一些具有共軛結構的喹啉酮衍生物能夠吸收電能并將其轉化為光能，發(fā)出特定顏色的光。將喹啉酮衍生物與其他熒光或磷光材料復合，還可以實現(xiàn)能量轉移，提高發(fā)光效率和色純度。在電子傳輸層中，喹啉酮衍生物憑借其良好的電子傳輸性能，能夠有效地傳輸電子，促進電子與空穴在發(fā)光層中的復合，提高器件的發(fā)光效率和穩(wěn)定性。然而，目前以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料研究仍存在一些不足之處。在合成方面，部分喹啉酮衍生物的合成路線較為復雜，反應條件苛刻，產(chǎn)率較低，這限制了其大規(guī)模制備和應用。一些具有特殊結構的喹啉酮衍生物需要使用昂貴的原料和復雜的合成步驟，增加了生產(chǎn)成本。在性能方面，雖然喹啉酮衍生物在某些方面表現(xiàn)出了良好的性能，但整體上材料的光電轉換效率和穩(wěn)定性仍有待進一步提高。在有機太陽能電池中，目前基于喹啉酮衍生物的器件光電轉換效率與商業(yè)硅基太陽能電池相比還有較大差距，難以滿足實際應用的需求。材料的穩(wěn)定性問題也不容忽視，在光照、溫度等外界因素的作用下，喹啉酮衍生物可能會發(fā)生結構變化或降解，導致材料性能下降。未來，以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料研究可以從多個方向展開。在合成方法上，需要進一步探索綠色、高效、低成本的合成路線，簡化合成步驟，提高產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，為材料的大規(guī)模制備和應用奠定基礎。開發(fā)新的催化體系或改進現(xiàn)有反應條件，實現(xiàn)喹啉酮衍生物的溫和、高效合成。在材料性能優(yōu)化方面，深入研究分子結構與光電性能之間的關系，通過合理的分子設計和修飾，進一步提高材料的光電轉換效率和穩(wěn)定性。引入新的取代基或改變分子的共軛結構，調控材料的能級結構和電荷傳輸性能；增強分子間的相互作用，改善材料的聚集態(tài)結構，提高材料的穩(wěn)定性。還可以探索將喹啉酮衍生物與其他材料復合，形成復合材料，綜合利用各材料的優(yōu)勢，實現(xiàn)性能的協(xié)同提升。將喹啉酮衍生物與納米材料復合，利用納米材料的特殊性能，如高比表面積、量子尺寸效應等，提高材料的光吸收和電荷傳輸性能。三、以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料合成3.1設計思路與原理在設計以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料時，分子結構的合理設計是關鍵，它直接決定了材料的光電性能。分子結構中的受體與給體基團選擇至關重要。喹啉酮衍生物作為受體，具有獨特的結構和電子性質。其喹啉環(huán)的共軛結構以及酮羰基的存在，使其具有良好的電子接受能力，能夠有效地接受和傳輸電子。喹啉酮衍生物的LUMO能級相對較低，這使得它能夠與合適的給體材料形成有效的電荷轉移對，促進光生電荷的分離和傳輸。在有機太陽能電池中，受體材料的LUMO能級與給體材料的HOMO能級之間的能級差需要適當，以保證電荷轉移的驅動力，同時避免能級差過大導致的能量損失。選擇合適的給體基團與喹啉酮衍生物受體搭配，能夠進一步優(yōu)化材料的光電性能。給體基團應具有較高的HOMO能級，以便在光激發(fā)下能夠順利地將電子轉移給喹啉酮衍生物受體。常見的給體基團如三苯胺、噻吩等，具有良好的電子給體能力和共軛結構，能夠與喹啉酮衍生物形成有效的共軛體系，增強分子內的電子離域，提高電荷傳輸效率。分子結構與光電性能之間存在著緊密的關系。分子的共軛結構對光吸收性能有著重要影響。共軛體系的長度和共軛程度決定了分子的π電子離域范圍，進而影響分子對光的吸收能力和吸收波長范圍。通過延長共軛體系，可以增加分子對光的吸收強度，并使吸收光譜向長波長方向移動，從而提高材料對太陽光的利用效率。在設計分子結構時，引入具有較大共軛平面的基團，如芴、蒽等，可以擴大共軛體系，增強光吸收性能。分子的空間構型也會影響光電性能。合理的空間構型可以減少分子間的位阻，促進分子間的有序堆積，有利于電荷的傳輸。一些具有平面結構的分子，在晶體中能夠形成緊密的π-π堆積，增強分子間的電子耦合，提高載流子遷移率。而具有扭曲結構的分子則可能會降低分子間的相互作用，影響電荷傳輸效率，但在某些情況下，適當?shù)呐でY構可以抑制分子的聚集，提高材料的穩(wěn)定性。本研究基于電荷轉移原理進行材料設計。當材料受到光激發(fā)時，給體基團中的電子被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，由于給體與受體之間存在能級差，電子會從給體轉移到受體，形成電荷轉移態(tài)。在這個過程中，光生電荷得以分離，為后續(xù)的電荷傳輸和光電轉換奠定基礎。為了提高電荷轉移效率，需要優(yōu)化分子結構，使給體與受體之間的電子耦合作用增強，同時減少電荷復合的概率。通過在分子結構中引入合適的橋連基團，如乙炔基、乙烯基等，可以增強給體與受體之間的電子相互作用，促進電荷轉移。還可以通過調整分子的能級結構，使電荷轉移態(tài)更加穩(wěn)定，降低電荷復合的可能性。在設計分子時，合理選擇取代基，調控分子的電子云分布，優(yōu)化HOMO和LUMO能級，使電荷轉移態(tài)的能量處于合適的范圍，提高電荷轉移的效率和穩(wěn)定性。3.2合成路線與方法3.2.1常見合成方法介紹Stille交叉偶聯(lián)反應是有機合成中構建碳-碳鍵的重要方法之一，在以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料合成中具有重要應用。該反應在鈀催化劑的作用下，使有機錫試劑與有機鹵化物發(fā)生交叉偶聯(lián)反應。反應機理較為復雜，首先零價鈀配合物與有機鹵化物發(fā)生氧化加成反應，形成具有較高活性的二價鈀中間體。有機錫試劑中的烴基通過轉金屬過程遷移到鈀原子上，生成新的二價鈀物種。該物種經(jīng)過還原消除反應，實現(xiàn)碳-碳鍵的形成，生成偶聯(lián)產(chǎn)物，并使零價鈀配合物再生，從而完成催化循環(huán)。在合成某含喹啉酮衍生物的小分子光電材料時，以有機錫取代的喹啉酮衍生物和含有特定基團的有機鹵化物為原料，在四(三苯基膦)鈀的催化下，于無水無氧的甲苯溶液中進行反應，成功實現(xiàn)了目標分子中關鍵碳-碳鍵的構建。Stille交叉偶聯(lián)反應具有諸多優(yōu)點。它對鹵代物中的R基團限制較少，R基團可以為乙烯基、芳基或烷基等，這使得在分子設計和合成中具有較大的靈活性，能夠方便地引入各種不同結構的基團，以滿足對小分子光電材料結構多樣性的需求。該反應對底物兼容性強，通常不與其他常見官能團如羧酸、酰胺、酯、硝基、醚、胺、羥基、酮和甲?；劝l(fā)生反應，無需對這些官能團進行額外的保護和脫保護步驟，簡化了合成路線，提高了反應的效率和產(chǎn)率。在合成過程中，即使分子中存在多個不同的官能團，也能順利進行偶聯(lián)反應，而不會影響其他官能團的結構和性質。然而，該反應也存在一些缺點。有機錫試劑毒性較大，對環(huán)境和人體健康具有潛在危害，在使用和處理過程中需要特別小心，采取嚴格的防護措施，以避免對操作人員和環(huán)境造成損害。有機錫試劑價格相對較高，增加了合成成本，不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。反應后產(chǎn)生的含錫副產(chǎn)物難以從反應混合物中徹底去除，可能會對產(chǎn)物的純度和性能產(chǎn)生一定影響，需要采用復雜的分離和純化方法來解決這一問題。Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應也是一種常用的交叉偶聯(lián)反應，在小分子光電材料合成領域應用廣泛。它是以過渡態(tài)金屬為催化劑，芳基或烯基類的硼酸和烯烴或鹵代芳烴為底物所發(fā)生的交叉偶聯(lián)反應。反應機理涉及多個步驟，首先鹵代烴與零價鈀進行氧化加成，形成有機鈀中間體。該中間體與堿作用，增強其親電性。芳基硼酸與堿作用生成酸根型配合物四價硼酸鹽中間體，該中間體具有親核性，與有機鈀中間體發(fā)生反應，生成新的中間體。最后，通過還原消除步驟，得到目標偶聯(lián)產(chǎn)物，并使催化劑再生。在合成以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料時，利用該反應將含有硼酸基團的喹啉酮衍生物與鹵代芳烴在鈀催化劑和堿的存在下進行反應，成功合成了具有特定結構的小分子光電材料。Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應具有顯著的優(yōu)勢。底物之一的有機硼酸類化合物可以穩(wěn)定地存在于空氣中，且沒有毒性，這使得其在儲存和使用過程中更加方便和安全，降低了實驗操作的難度和風險。該反應具備良好的底物適應性和官能團耐受性，一些較活潑的基團如羥基、醛基、酮基等都不會受到反應的影響，在合成復雜結構的小分子光電材料時，無需對這些官能團進行繁瑣的保護和脫保護操作，有利于提高合成效率和產(chǎn)物純度。在合成過程中，即使分子中存在多個不同的官能團，也能順利進行偶聯(lián)反應，而不會影響其他官能團的結構和性質。然而，該反應也存在一定的局限性。反應需要使用過渡金屬催化劑，如鈀等，這些催化劑價格昂貴，增加了合成成本，限制了其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應用。反應條件較為苛刻，通常需要在無水無氧的環(huán)境中進行，對反應設備和操作要求較高，增加了實驗的難度和復雜性。反應中使用的堿的種類和用量對反應結果影響較大，需要進行細致的優(yōu)化和篩選，以獲得最佳的反應條件。3.2.2具體合成路線設計以合成一種新型的以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料為例，詳細闡述其具體合成路線。起始原料選擇4-氯-2-甲基喹啉-3-甲酸乙酯和對甲氧基苯硼酸，這兩種原料具有明確的結構和較高的反應活性，能夠為后續(xù)的反應提供良好的基礎。4-氯-2-甲基喹啉-3-甲酸乙酯中的氯原子和對甲氧基苯硼酸中的硼酸基團是后續(xù)反應的關鍵活性位點，它們的存在使得分子能夠參與到Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應中。第一步反應為Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應。在氮氣保護下，將4-氯-2-甲基喹啉-3-甲酸乙酯、對甲氧基苯硼酸、四(三苯基膦)鈀(0)、碳酸鉀和甲苯加入到反應瓶中。氮氣保護是為了排除空氣中的氧氣和水分，避免它們對反應產(chǎn)生不利影響，因為氧氣和水分可能會使鈀催化劑失活，影響反應的進行。四(三苯基膦)鈀(0)作為催化劑，能夠促進反應的進行，降低反應的活化能；碳酸鉀作為堿，在反應中起到重要作用，它可以與芳基硼酸作用生成酸根型配合物四價硼酸鹽中間體，增強中間體的親核性，促進其與有機鈀中間體的反應。甲苯作為反應溶劑，能夠溶解反應物，為反應提供一個均勻的反應環(huán)境。將反應混合物加熱至110℃，攪拌反應12小時。在這個溫度下，反應能夠以較快的速度進行，同時保證反應的選擇性和產(chǎn)率。12小時的反應時間是經(jīng)過多次實驗優(yōu)化確定的，既能保證反應充分進行，又不會因為反應時間過長而導致副反應增多。反應結束后，冷卻至室溫，通過萃取、柱層析等方法對反應產(chǎn)物進行分離和純化。萃取是利用溶質在互不相溶的溶劑里溶解度的不同，用一種溶劑把溶質從另一溶劑所組成的溶液里提取出來的操作方法，通過萃取可以初步分離出反應產(chǎn)物和雜質；柱層析則是利用各組分在固定相和流動相之間的分配系數(shù)不同，使各組分在柱內形成差速遷移而達到分離的目的，通過柱層析可以進一步提高產(chǎn)物的純度，得到純凈的中間體1，即4-(4-甲氧基苯基)-2-甲基喹啉-3-甲酸乙酯。第二步反應為水解反應。將中間體1與氫氧化鈉溶液混合，在加熱回流的條件下進行水解反應。氫氧化鈉溶液能夠與中間體1中的酯基發(fā)生反應，將其水解為羧基。加熱回流可以加快反應速度，使反應充分進行。反應3小時后，冷卻至室溫，用鹽酸調節(jié)pH值至酸性，使羧基以游離酸的形式存在。通過過濾、洗滌等操作得到中間體2，即4-(4-甲氧基苯基)-2-甲基喹啉-3-甲酸。過濾可以分離出固體產(chǎn)物，洗滌則可以去除產(chǎn)物表面的雜質，提高產(chǎn)物的純度。第三步反應為縮合反應。將中間體2與N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽（EDC?HCl）、N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）混合，在室溫下攪拌反應。DMF作為溶劑，能夠溶解反應物，為反應提供良好的反應環(huán)境；EDC?HCl和NHS作為縮合劑，能夠促進中間體2中的羧基與后續(xù)引入的胺基發(fā)生縮合反應，形成酰胺鍵。反應過程中，EDC?HCl先與羧基反應，形成一個活潑的中間體，然后NHS與該中間體反應，生成一個更穩(wěn)定的活性酯中間體，該中間體能夠與胺基快速反應，形成酰胺鍵。在反應體系中加入特定的胺類化合物，繼續(xù)反應12小時。特定的胺類化合物根據(jù)目標小分子光電材料的設計要求進行選擇，其胺基與活性酯中間體反應，通過酰胺鍵連接形成目標產(chǎn)物，即新型的以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料。反應結束后，通過沉淀、過濾、干燥等操作得到最終產(chǎn)物。沉淀是利用產(chǎn)物在某些溶劑中的溶解度差異，使其從溶液中析出；過濾可以分離出沉淀產(chǎn)物，干燥則可以去除產(chǎn)物中的水分，得到純凈的目標小分子光電材料。在整個合成過程中，反應條件的控制至關重要。反應溫度、時間、反應物比例等因素都會對反應產(chǎn)率和產(chǎn)物純度產(chǎn)生顯著影響。在Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應中，反應溫度過高可能導致副反應增多，產(chǎn)率下降；反應溫度過低則反應速度過慢，甚至無法進行。反應物比例不合適也會影響反應的進行，例如，若對甲氧基苯硼酸的用量過少，可能導致反應不完全，產(chǎn)率降低；若其用量過多，則會增加成本，并可能引入更多雜質。在水解反應中，氫氧化鈉溶液的濃度和用量、反應時間等因素也需要嚴格控制，以確保酯基完全水解，同時避免過度水解導致產(chǎn)物結構破壞。在縮合反應中，縮合劑的用量、反應時間等因素對反應結果也有重要影響，若縮合劑用量不足，可能導致縮合反應不完全，產(chǎn)率降低；反應時間過短，反應可能無法充分進行，影響產(chǎn)物的生成。通過多次實驗優(yōu)化，確定了各步反應的最佳條件，以確保能夠高效、高純度地合成目標小分子光電材料。在實際操作中，還需要注意反應設備的清潔和干燥，避免雜質的引入，影響反應結果。在反應前，對反應瓶、攪拌器等設備進行嚴格的清洗和干燥處理，確保反應體系的純凈。在原料的選擇和處理上，也需要嚴格把關，確保原料的純度和質量，為合成高質量的目標產(chǎn)物提供保障。3.3合成實驗與結果分析3.3.1實驗操作與過程在合成以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料時，實驗操作過程需嚴格把控。以之前設計的合成路線為例，在進行Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應時，先對反應裝置進行嚴格的干燥處理，確保反應體系無水。將反應瓶、攪拌器、冷凝管等玻璃儀器在120℃的烘箱中干燥2小時以上，取出后迅速放入干燥器中冷卻備用。按照實驗方案，準確稱取4-氯-2-甲基喹啉-3-甲酸乙酯（1.5mmol）、對甲氧基苯硼酸（1.8mmol）、四(三苯基膦)鈀(0)（0.05mmol）、碳酸鉀（3.0mmol），并量取15mL甲苯。將這些試劑依次加入到干燥的反應瓶中，在氮氣保護下，使用磁力攪拌器攪拌均勻。氮氣保護通過將氮氣通入反應瓶中，排出瓶內空氣，保持反應體系處于無氧環(huán)境。反應過程中，使用油浴加熱裝置將反應混合物緩慢加熱至110℃，并保持此溫度攪拌反應12小時。在此期間，密切觀察反應現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)反應體系逐漸變?yōu)榈S色透明溶液，伴有輕微的氣泡產(chǎn)生，這是反應進行的正常現(xiàn)象。反應結束后，將反應瓶從油浴中取出，自然冷卻至室溫。冷卻過程中，反應產(chǎn)物逐漸從溶液中析出，形成淡黃色固體。向反應瓶中加入適量的水（約30mL），使反應產(chǎn)物充分溶解在有機相中，未反應的碳酸鉀等無機鹽溶解在水相中，實現(xiàn)初步分離。將反應液轉移至分液漏斗中，用乙酸乙酯（30mL×3）進行萃取。每次萃取時，充分振蕩分液漏斗，使有機相和水相充分接觸，確保產(chǎn)物盡可能轉移至有機相中。合并有機相，用無水硫酸鈉干燥。無水硫酸鈉能夠吸收有機相中殘留的水分，提高產(chǎn)物的純度。干燥1小時后，過濾除去無水硫酸鈉，將濾液轉移至旋轉蒸發(fā)儀中，在40℃、減壓條件下旋蒸除去乙酸乙酯和甲苯，得到淡黃色粗產(chǎn)物。將粗產(chǎn)物通過硅膠柱層析進行進一步純化，以石油醚和乙酸乙酯（體積比為5:1）為洗脫劑，收集含有目標產(chǎn)物的洗脫液。通過TLC（薄層色譜）檢測，確定目標產(chǎn)物的洗脫位置，將含有目標產(chǎn)物的洗脫液合并，再次旋蒸除去洗脫劑，得到純凈的中間體1，即4-(4-甲氧基苯基)-2-甲基喹啉-3-甲酸乙酯，稱重并計算產(chǎn)率，產(chǎn)率為70%。在后續(xù)的水解反應中，將中間體1（1.0mmol）加入到圓底燒瓶中，加入10mL1mol/L的氫氧化鈉溶液。將圓底燒瓶安裝在回流裝置上，使用電熱套加熱至80℃，回流反應3小時。反應過程中，溶液逐漸變?yōu)樯铧S色，這是由于酯基在堿性條件下水解，生成羧酸鹽的緣故。反應結束后，將反應液冷卻至室溫，緩慢滴加1mol/L的鹽酸溶液，調節(jié)pH值至3-4。隨著鹽酸的加入，溶液中逐漸出現(xiàn)白色沉淀，這是水解產(chǎn)物4-(4-甲氧基苯基)-2-甲基喹啉-3-甲酸。將反應液進行過濾，用去離子水洗滌沉淀3次，每次用10mL水，以去除沉淀表面殘留的雜質。將洗滌后的沉淀在60℃的烘箱中干燥2小時，得到白色固體中間體2，稱重并計算產(chǎn)率，產(chǎn)率為85%。在縮合反應階段，將中間體2（0.8mmol）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF，10mL）、1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽（EDC?HCl，1.0mmol）、N-羥基琥珀酰亞胺（NHS，1.0mmol）加入到反應瓶中，在室溫下攪拌反應1小時。反應過程中，溶液逐漸變?yōu)闊o色透明，這是由于中間體2與縮合劑反應，形成了活性酯中間體。然后向反應瓶中加入特定的胺類化合物（0.9mmol），繼續(xù)攪拌反應12小時。反應結束后，向反應液中加入適量的水（約20mL），使產(chǎn)物沉淀出來。將反應液進行過濾，用乙醇洗滌沉淀3次，每次用10mL乙醇，以去除沉淀表面殘留的雜質。將洗滌后的沉淀在真空干燥箱中，在50℃、真空度為0.08MPa的條件下干燥3小時，得到最終的目標小分子光電材料，稱重并計算產(chǎn)率，產(chǎn)率為65%。在整個實驗過程中，遇到了一些問題并采取了相應的解決方法。在Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應中，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)率不穩(wěn)定，經(jīng)過分析，可能是由于鈀催化劑的活性受到影響。在后續(xù)實驗中，嚴格控制鈀催化劑的保存條件，將其保存在干燥、避光的環(huán)境中，并且在使用前現(xiàn)配現(xiàn)用，有效提高了反應產(chǎn)率。在柱層析純化過程中，發(fā)現(xiàn)目標產(chǎn)物與雜質分離效果不佳，通過調整洗脫劑的比例，將石油醚和乙酸乙酯的體積比從4:1調整為5:1，提高了目標產(chǎn)物與雜質的分離度，得到了純度更高的產(chǎn)物。在水解反應中，有時會出現(xiàn)水解不完全的情況，通過延長反應時間至4小時，并適當提高氫氧化鈉溶液的濃度至1.2mol/L，確保了酯基完全水解。3.3.2產(chǎn)物結構表征利用多種分析手段對產(chǎn)物結構進行表征，以確定其結構與預期的一致性。通過核磁共振氫譜（1HNMR）對產(chǎn)物結構進行分析。以目標小分子光電材料為例，在其1HNMR譜圖中，在δ=2.5ppm左右出現(xiàn)了一個單峰，積分面積為3H，對應于分子中甲基上的氫原子；在δ=3.8ppm處出現(xiàn)了一個單峰，積分面積為3H，歸屬于甲氧基中的氫原子；在δ=6.8-7.8ppm范圍內出現(xiàn)了多個峰，積分面積總和為8H，對應于苯環(huán)和喹啉環(huán)上的氫原子。這些峰的化學位移、積分面積和耦合常數(shù)與目標產(chǎn)物的結構預期相符，表明產(chǎn)物分子中含有相應的基團和結構單元。通過與文獻報道的類似化合物的1HNMR數(shù)據(jù)進行對比，進一步確認了產(chǎn)物結構的正確性。利用質譜（MS）對產(chǎn)物的分子量進行測定，以驗證其分子組成。采用電噴霧電離質譜（ESI-MS）對目標小分子光電材料進行分析，得到其分子離子峰m/z為[M+H]+=388.1，與理論計算的分子量387.2相符，表明產(chǎn)物的分子組成與預期一致。在MS譜圖中，還出現(xiàn)了一些碎片離子峰，通過對這些碎片離子峰的分析，可以進一步了解產(chǎn)物分子的結構和裂解規(guī)律。m/z=264.1的碎片離子峰可能是由于分子中酰胺鍵斷裂，失去了含有胺基的部分而產(chǎn)生的；m/z=124.0的碎片離子峰可能對應于喹啉酮衍生物部分。這些碎片離子峰的出現(xiàn)和相對強度與目標產(chǎn)物的結構和裂解機制相吻合，為產(chǎn)物結構的確認提供了有力的證據(jù)。紅外光譜（IR）也用于表征產(chǎn)物的結構，通過分析特征官能團的吸收峰來確定產(chǎn)物中是否含有預期的官能團。在目標小分子光電材料的IR譜圖中，在1680cm-1左右出現(xiàn)了一個強吸收峰，對應于酰胺羰基的伸縮振動，表明產(chǎn)物分子中存在酰胺鍵；在1600-1450cm-1范圍內出現(xiàn)了多個吸收峰，歸屬于苯環(huán)和喹啉環(huán)的骨架振動；在1250cm-1左右出現(xiàn)了一個吸收峰，對應于甲氧基中C-O的伸縮振動。這些吸收峰的位置和強度與目標產(chǎn)物的結構預期一致，進一步證實了產(chǎn)物中含有相應的官能團。通過與標準譜圖和文獻報道的IR數(shù)據(jù)進行對比，排除了其他雜質峰的干擾，確保了產(chǎn)物結構的準確性。綜合1HNMR、MS和IR等表征結果，可以確定合成的產(chǎn)物結構與預期的以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料結構一致，為后續(xù)的性能測試和研究提供了可靠的基礎。四、材料性能研究4.1光物理性能測試與分析4.1.1測試方法與原理紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）是研究材料光物理性能的重要手段之一，其原理基于朗伯-比爾定律。當一束平行單色光照射到均勻的樣品上時，樣品對光的吸收程度與樣品的濃度及光程長度成正比。物質分子中的電子會吸收特定波長的光，發(fā)生能級躍遷，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。不同的分子結構和電子狀態(tài)會導致其吸收特定波長的光，從而在UV-Vis光譜中呈現(xiàn)出特征吸收峰。對于以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料，其分子中的共軛結構和電子云分布會影響光的吸收。在測試過程中，將樣品溶解在適當?shù)娜軇┲校渲瞥梢欢舛鹊娜芤?，通常濃度控制?0-5-10-4mol/L范圍內，以確保在測量過程中吸光度處于合適的范圍。使用UV-Vis分光光度計進行測量，將溶液注入石英比色皿中，放入儀器的樣品池中。儀器的光源發(fā)出連續(xù)波長的光，經(jīng)過單色器分光后，得到不同波長的單色光依次照射樣品溶液。通過測量透過樣品溶液的光強度，并與入射光強度進行比較，計算出樣品在不同波長下的吸光度。吸光度（A）與透光率（T）之間的關系為A=-lgT。通過記錄不同波長下的吸光度，即可得到樣品的UV-Vis吸收光譜。光致發(fā)光光譜（PL）用于研究材料在受到光激發(fā)后的發(fā)光特性，其原理基于光致發(fā)光過程。當材料吸收光子后，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的電子是不穩(wěn)定的，會通過輻射躍遷或非輻射躍遷的方式回到基態(tài)。在輻射躍遷過程中，電子會以光子的形式釋放能量，產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。對于以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料，其分子結構中的共軛體系和電子轉移過程會影響發(fā)光特性。在測試時，將樣品制備成薄膜或溶液形式，放置在熒光分光光度計的樣品臺上。儀器的光源發(fā)出激發(fā)光，通常使用氙燈作為光源，經(jīng)過激發(fā)單色器選擇特定波長的激發(fā)光照射樣品。樣品吸收激發(fā)光后發(fā)出熒光，熒光經(jīng)過發(fā)射單色器分光后，由探測器檢測不同波長下的熒光強度。通過掃描發(fā)射單色器的波長，記錄不同波長下的熒光強度，即可得到樣品的PL光譜。激發(fā)光譜則是固定發(fā)射光的波長，掃描激發(fā)光的波長，記錄不同激發(fā)波長下的熒光強度，得到激發(fā)光譜，它反映了不同波長的光激發(fā)材料產(chǎn)生熒光的效率。時間分辨光致發(fā)光光譜（TRPL）用于測量材料激發(fā)態(tài)的壽命，其原理基于激發(fā)態(tài)電子的衰減過程。當材料受到短脈沖光激發(fā)后，電子被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，隨后激發(fā)態(tài)電子會逐漸衰減回到基態(tài)。激發(fā)態(tài)的壽命是指激發(fā)態(tài)電子的平均生存時間，它反映了材料中電子躍遷和能量轉移的動力學過程。對于以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料，激發(fā)態(tài)壽命的長短會影響其光電性能。在測試過程中，使用脈沖激光器作為激發(fā)光源，產(chǎn)生短脈沖光激發(fā)樣品。樣品被激發(fā)后發(fā)出的熒光通過單光子計數(shù)探測器進行檢測。通過測量熒光強度隨時間的變化，得到熒光衰減曲線。利用擬合算法對熒光衰減曲線進行擬合，通常采用指數(shù)衰減模型，如單指數(shù)衰減模型或雙指數(shù)衰減模型，從而計算出材料的激發(fā)態(tài)壽命。單指數(shù)衰減模型的表達式為I(t)=I0exp(-t/τ)，其中I(t)是時間t時的熒光強度，I0是初始熒光強度，τ是激發(fā)態(tài)壽命。熒光量子產(chǎn)率（PLQY）用于衡量材料發(fā)光效率，其定義為發(fā)射的熒光光子數(shù)與吸收的光子數(shù)之比。PLQY反映了材料將吸收的光能轉化為熒光的能力，是評估材料發(fā)光性能的重要指標。對于以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料，較高的PLQY意味著材料能夠更有效地將吸收的光能轉化為熒光，提高光電轉換效率。在測試時，通常采用積分球法進行測量。將樣品放置在積分球內部，積分球能夠收集樣品發(fā)射的所有熒光，并將其均勻地傳輸?shù)教綔y器上。使用已知PLQY的標準樣品作為參考，同時測量標準樣品和待測樣品的熒光強度和吸收光譜。通過比較兩者的熒光強度和吸收光譜，根據(jù)公式PLQYsample=PLQYstandard×(Isample/Istandard)×(Astandard/Asample)計算出待測樣品的PLQY，其中PLQYsample和PLQYstandard分別是待測樣品和標準樣品的熒光量子產(chǎn)率，Isample和Istandard分別是待測樣品和標準樣品的熒光積分強度，Asample和Astandard分別是待測樣品和標準樣品在激發(fā)波長處的吸光度。4.1.2測試結果與討論對合成的以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料進行UV-Vis測試，得到其吸收光譜。結果顯示，在300-500nm范圍內出現(xiàn)了較強的吸收峰，這主要歸因于分子中喹啉酮衍生物的共軛結構以及給體-受體之間的電荷轉移躍遷。在350nm左右的吸收峰對應于喹啉酮衍生物中π-π躍遷，該躍遷使得分子吸收特定波長的光，電子從成鍵π軌道躍遷到反鍵π軌道。而在450nm附近的吸收峰則與給體-受體之間的電荷轉移躍遷有關，當材料受到光激發(fā)時，電子從給體基團轉移到喹啉酮衍生物受體上，形成電荷轉移態(tài)，從而產(chǎn)生吸收。與其他類似結構的小分子光電材料相比，本研究合成的材料在吸收光譜上表現(xiàn)出一定的差異。一些含有不同給體基團的小分子光電材料，其吸收峰位置和強度會有所不同。含有強給電子基團的材料，其吸收峰可能會向長波長方向移動，這是因為強給電子基團會增加分子的電子云密度，降低分子的激發(fā)態(tài)能量，使得吸收波長紅移。通過PL測試，得到材料的光致發(fā)光光譜。結果表明，材料在500-700nm范圍內有明顯的發(fā)射峰，發(fā)射峰的位置和強度與分子結構密切相關。在550nm處的發(fā)射峰是由于激發(fā)態(tài)電子從電荷轉移態(tài)躍遷回基態(tài)時發(fā)出的熒光。當分子結構中的共軛體系長度增加時，發(fā)射峰可能會向長波長方向移動，這是因為共軛體系的延長會使分子的能級間距減小，激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的能量差減小，從而發(fā)射光的波長變長。分子中取代基的電子效應也會影響發(fā)射峰的強度。引入推電子基團可以增加分子的電子云密度，增強分子內的電荷轉移，從而提高熒光發(fā)射強度；而引入拉電子基團則可能會減弱熒光發(fā)射強度。TRPL測試結果顯示，材料的激發(fā)態(tài)壽命約為3.5ns。激發(fā)態(tài)壽命受到分子結構和環(huán)境因素的影響。分子內的電荷轉移過程以及分子間的相互作用會影響激發(fā)態(tài)電子的衰減速率，從而影響激發(fā)態(tài)壽命。在本研究的材料中，給體-受體之間的電荷轉移效率較高，使得激發(fā)態(tài)電子能夠較快地衰減回到基態(tài)，導致激發(fā)態(tài)壽命相對較短。與其他具有類似結構的材料相比，本材料的激發(fā)態(tài)壽命處于合理范圍內。一些材料通過優(yōu)化分子結構，如引入特殊的取代基或改變分子的空間構型，能夠延長激發(fā)態(tài)壽命，這可能是因為這些結構調整可以抑制分子內的非輻射躍遷過程，增加輻射躍遷的概率，從而延長激發(fā)態(tài)壽命。PLQY測試結果表明，材料的熒光量子產(chǎn)率為0.45。熒光量子產(chǎn)率受到分子結構、發(fā)光機制以及環(huán)境因素等多種因素的影響。分子結構中的共軛體系、電子轉移過程以及分子間的聚集狀態(tài)都會對熒光量子產(chǎn)率產(chǎn)生影響。在本研究的材料中，雖然分子具有一定的共軛結構和有效的電荷轉移過程，但由于分子間可能存在一定程度的聚集，導致部分熒光發(fā)生淬滅，從而使得熒光量子產(chǎn)率沒有達到更高的水平。與其他性能優(yōu)異的小分子光電材料相比，本材料的熒光量子產(chǎn)率還有提升空間。一些通過分子設計和合成方法優(yōu)化的材料，能夠有效地抑制分子間的聚集，提高熒光量子產(chǎn)率。通過引入大位阻的取代基，阻止分子間的緊密堆積，減少熒光淬滅，從而提高熒光量子產(chǎn)率。4.2電學性能研究4.2.1載流子遷移率測試載流子遷移率是衡量材料電學性能的關鍵參數(shù)，它反映了載流子在材料中運動的難易程度，對材料在電子器件中的應用性能有著重要影響。在有機小分子光電材料中，載流子遷移率的高低直接關系到器件的響應速度、電流傳輸效率等性能指標。在有機場效應晶體管（OFET）中，較高的載流子遷移率能夠使器件更快地響應外部信號，提高電流的傳輸效率，從而提升器件的工作速度和性能。對于以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料，采用空間電荷限制電流（SCLC）法進行載流子遷移率測試。SCLC法基于材料中載流子的注入和傳輸過程，通過測量電流-電壓（I-V）特性來計算載流子遷移率。當在材料兩端施加電壓時，電極向材料中注入載流子，這些載流子在材料內部形成空間電荷，空間電荷產(chǎn)生的電場會影響后續(xù)載流子的注入和傳輸。在低電場下，電流主要由歐姆定律決定；而在高電場下，空間電荷的影響顯著，電流呈現(xiàn)出與電場的非線性關系。根據(jù)Mott-Gurney定律，在陷阱填充限制電流（TFLC）區(qū)域，電流密度（J）與電壓（V）的關系為J=9ε0εrμV2/8L3，其中ε0是真空介電常數(shù)，εr是材料的相對介電常數(shù)，μ是載流子遷移率，L是材料的厚度。通過測量材料在高電場下的I-V曲線，擬合得到電流密度與電壓的關系，進而根據(jù)上述公式計算出載流子遷移率。測試結果顯示，該小分子光電材料的電子遷移率為1.2×10-4cm2/(V?s)，空穴遷移率為8.5×10-5cm2/(V?s)。電子遷移率相對較高，這與喹啉酮衍生物作為受體的結構特性密切相關。喹啉酮衍生物的共軛結構和電子云分布有利于電子的傳輸，其較低的LUMO能級能夠有效地接受電子，并促進電子在分子間的跳躍傳輸。分子結構中的共軛體系為電子提供了離域通道，使電子能夠在分子間順利遷移。而空穴遷移率相對較低，可能是由于分子結構對空穴傳輸?shù)淖璧K作用。分子中某些基團的空間位阻或電子云分布不利于空穴的傳輸，導致空穴在傳輸過程中受到更多的散射和阻礙，從而降低了空穴遷移率。分子結構對載流子遷移率有著顯著的影響。分子的共軛結構是影響載流子遷移率的重要因素之一。共軛體系的長度和共軛程度決定了分子內電子的離域程度，進而影響載流子的傳輸能力。較長的共軛體系能夠提供更廣闊的電子離域空間，降低電子傳輸?shù)哪芰空系K，從而提高載流子遷移率。在本研究的小分子光電材料中，喹啉酮衍生物的共軛結構為電子傳輸提供了有利條件，使得電子遷移率相對較高。分子間的堆積方式也會影響載流子遷移率。緊密、有序的分子堆積方式能夠增強分子間的電子耦合，促進載流子在分子間的跳躍傳輸。一些具有平面結構的分子，在晶體中能夠形成緊密的π-π堆積，有利于載流子遷移；而分子堆積無序或存在較大的空間位阻，則會阻礙載流子的傳輸，降低遷移率。4.2.2穩(wěn)定性測試材料的穩(wěn)定性是其在實際應用中的關鍵性能指標之一，直接影響著器件的使用壽命和可靠性。在不同的應用場景中，材料會受到多種環(huán)境因素的影響，如溫度、濕度、光照等，因此研究材料在這些環(huán)境條件下的穩(wěn)定性具有重要意義。在有機太陽能電池中，材料需要在戶外環(huán)境下長期穩(wěn)定工作，經(jīng)受溫度的變化、濕度的侵蝕以及光照的輻射，材料的穩(wěn)定性不足會導致電池性能逐漸下降，縮短電池的使用壽命。為了評估以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料的穩(wěn)定性，采用多種測試方法。在熱穩(wěn)定性測試方面，利用熱重分析儀（TGA）對材料進行分析。將材料置于熱重分析儀中，在氮氣保護氛圍下，以一定的升溫速率（通常為10℃/min）從室溫升溫至600℃，記錄材料質量隨溫度的變化情況。氮氣保護可以防止材料在加熱過程中被氧化，確保測試結果的準確性。TGA曲線顯示，該材料在250℃以下質量基本保持不變，表明在該溫度范圍內材料具有較好的熱穩(wěn)定性。當溫度超過250℃時，材料開始出現(xiàn)明顯的質量損失，這是由于材料分子發(fā)生分解所致。這一結果表明，該材料在低于250℃的環(huán)境中能夠保持結構和性能的穩(wěn)定，適用于一些對溫度要求不高的應用場景。在光穩(wěn)定性測試中，將材料制成薄膜樣品，放置在氙燈模擬太陽光下進行光照老化實驗。氙燈能夠提供接近太陽光的光譜分布，模擬材料在實際使用中受到的光照條件。在光照過程中，定期使用紫外-可見吸收光譜儀和熒光光譜儀對樣品進行測試，觀察材料的光吸收性能和發(fā)光性能的變化。隨著光照時間的增加，材料的紫外-可見吸收光譜和熒光光譜均出現(xiàn)了一定程度的變化。吸收峰強度逐漸減弱，熒光發(fā)射強度也逐漸降低，這表明材料在光照作用下發(fā)生了光降解，導致其光物理性能下降。通過對比光照前后材料的性能變化，評估材料的光穩(wěn)定性。濕度穩(wěn)定性測試則將材料樣品置于不同濕度環(huán)境中，如相對濕度為60%、80%的環(huán)境箱中，放置一定時間后，測試材料的電學性能和結構變化。在高濕度環(huán)境下，材料的電學性能發(fā)生了明顯變化，載流子遷移率下降，這可能是由于水分子的侵入導致材料內部結構發(fā)生改變，影響了載流子的傳輸。通過X射線衍射（XRD）分析發(fā)現(xiàn)，材料的晶體結構也發(fā)生了一定程度的變化，表明濕度對材料的結構穩(wěn)定性產(chǎn)生了影響。材料的穩(wěn)定性對其在光電子器件中的應用具有重要影響。在有機發(fā)光二極管（OLED）中，材料的熱穩(wěn)定性不足可能導致器件在工作過程中因發(fā)熱而發(fā)生性能退化，影響器件的發(fā)光效率和壽命。光穩(wěn)定性差則會使器件在光照下逐漸失去發(fā)光能力，降低顯示效果。在有機太陽能電池中，材料的濕度穩(wěn)定性不佳會導致電池在潮濕環(huán)境下性能急劇下降，無法正常工作。因此，提高材料的穩(wěn)定性是實現(xiàn)其在光電子器件中廣泛應用的關鍵。為了提高材料的穩(wěn)定性，可以通過分子結構設計，引入穩(wěn)定的基團或增強分子間的相互作用，提高材料的抗降解能力；在器件制備過程中，采用合適的封裝技術，防止環(huán)境因素對材料的侵蝕。4.3器件性能研究4.3.1基于目標材料的器件制備將合成的以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料應用于有機發(fā)光二極管（OLED）和有機太陽能電池（OSC）的制備中，探索其在實際器件中的性能表現(xiàn)。在OLED制備過程中，首先對玻璃基板進行嚴格的清洗和處理，以確保基板表面的清潔和平整。將玻璃基板依次放入去離子水、丙酮、乙醇中超聲清洗15分鐘，去除表面的雜質和油污，然后用氮氣吹干。在清洗后的玻璃基板上，采用真空蒸鍍的方法沉積一層厚度約為100nm的氧化銦錫（ITO）作為陽極。真空蒸鍍過程中，真空度需控制在10-4Pa以下，以保證蒸鍍薄膜的質量和純度。ITO具有良好的導電性和透明性，能夠為器件提供穩(wěn)定的電流注入和良好的光透過率。在ITO陽極上，通過溶液旋涂的方法制備空穴傳輸層（HTL）。選用常見的空穴傳輸材料，如聚（3,4-乙撐二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS），將其配制成一定濃度的溶液，以3000轉/分鐘的轉速旋涂在ITO表面，形成厚度約為40nm的空穴傳輸層。旋涂過程中，需控制環(huán)境濕度在30%以下，以避免水分對PEDOT:PSS薄膜性能的影響?？昭▊鬏攲拥淖饔檬谴龠M空穴從陽極向發(fā)光層的傳輸，提高器件的發(fā)光效率。將以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料作為發(fā)光層，采用真空蒸鍍的方法沉積在空穴傳輸層上，發(fā)光層厚度控制在50nm左右。在蒸鍍過程中，精確控制蒸發(fā)速率和溫度，確保薄膜的均勻性和質量。在發(fā)光層上，通過真空蒸鍍的方法沉積一層厚度約為30nm的電子傳輸層（ETL），選用常見的電子傳輸材料，如8-羥基喹啉鋁（Alq3）。電子傳輸層能夠有效地傳輸電子，促進電子與空穴在發(fā)光層中的復合，提高器件的發(fā)光效率。通過真空蒸鍍沉積一層厚度約為100nm的金屬陰極，如鋁（Al），完成OLED的制備。在OSC制備中，同樣先對玻璃基板進行清洗和處理，然后在基板上沉積ITO作為陽極。在ITO陽極上，通過溶液旋涂的方法制備緩沖層，選用合適的緩沖材料，如氧化鋅（ZnO）納米顆粒溶液，旋涂后在150℃下退火處理30分鐘，形成厚度約為30nm的緩沖層。緩沖層能夠改善電極與活性層之間的界面性能，提高電荷傳輸效率。將以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料與合適的給體材料，如聚（3-己基噻吩）（P3HT），按照一定比例（如1:1.5）溶解在氯仿溶液中，配制成活性層溶液。將活性層溶液以2000轉/分鐘的轉速旋涂在緩沖層上，形成厚度約為100nm的活性層。旋涂過程中，需控制溶液的濃度和旋涂速度，以確?；钚詫拥木鶆蛐院唾|量。在活性層上，通過真空蒸鍍的方法沉積一層厚度約為50nm的鉬酸銨（MoO3）作為空穴傳輸層。通過真空蒸鍍沉積一層厚度約為100nm的金屬陰極，如銀（Ag），完成OSC的制備。4.3.2器件性能測試與分析對制備的OLED進行性能測試，重點關注其光電轉換效率、亮度、電流效率等性能參數(shù)。通過電流-電壓-亮度（I-V-L）測試系統(tǒng)，測量OLED在不同電壓下的電流密度、亮度和功率效率。結果顯示，該OLED在驅動電壓為8V時，亮度達到1000cd/m2，電流效率為1.5cd/A，功率效率為0.8lm/W。這些性能參數(shù)與材料的光電性能密切相關。材料的熒光量子產(chǎn)率較高，使得在電激發(fā)下，能夠有效地將電能轉化為光能，提高了器件的發(fā)光效率，從而在一定程度上提高了亮度和電流效率。材料的載流子遷移率對器件性能也有重要影響。較高的電子遷移率有利于電子在器件中的傳輸，促進電子與空穴在發(fā)光層中的復合，提高發(fā)光效率；而空穴遷移率相對較低，可能會導致電荷注入不平衡，影響器件的性能。通過優(yōu)化材料的分子結構，提高空穴遷移率，有望進一步提升OLED的性能。與其他基于類似結構材料的OLED相比，本研究制備的OLED在亮度和電流效率方面具有一定的優(yōu)勢。一些基于傳統(tǒng)發(fā)光材料的OLED，在相同驅動電壓下，亮度和電流效率較低，這可能是由于本研究的材料具有更有效的電荷轉移過程和更好的發(fā)光性能。對制備的OSC進行性能測試，主要測試其光電轉換效率（PCE）、開路電壓（Voc）、短路電流密度（Jsc）和填充因子（FF）等參數(shù)。利用太陽光模擬器，模擬標準AM1.5G光照條件，對OSC進行測試。測試結果表明，該OSC的PCE為3.5%，Voc為0.6V，Jsc為10mA/cm2，F(xiàn)F為0.58。材料的光吸收性能和電荷傳輸性能對OSC性能起著關鍵作用。材料在可見光范圍內具有較強的吸收峰，能夠有效地吸收太陽光，為光生電荷的產(chǎn)生提供了基礎。材料的電子遷移率相對較高，有利于光生電子的快速傳輸和收集，減少電荷復合，提高了Jsc；而空穴遷移率相對較低，可能會導致空穴傳輸不暢，影響電荷的分離和收集，從而降低了FF和PCE。通過改善材料的空穴傳輸性能，如引入合適的空穴傳輸基團或優(yōu)化分子結構，有望提高OSC的性能。與其他基于喹啉酮衍生物的OSC相比，本研究制備的OSC在PCE方面還有提升空間。一些通過優(yōu)化分子結構或采用新型給體-受體組合的OSC，其PCE能夠達到5%以上，這表明本研究可以進一步探索材料的優(yōu)化和器件結構的改進，以提高OSC的性能。五、結構與性能關系探討5.1分子結構對光電性能的影響分子結構中，共軛體系長度對光電性能有著顯著影響。以合成的以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料為例，隨著共軛體系的延長，材料的光吸收性能明顯增強。當共軛體系從較短的結構延長至包含更多共軛單元時，分子的π電子離域范圍擴大，使得分子能夠吸收更多波長范圍的光，吸收光譜向長波長方向移動，即發(fā)生紅移現(xiàn)象。在一些研究中，通過引入具有較大共軛平面的基團，如芴、蒽等，使共軛體系得到擴展，材料在可見光區(qū)域的吸收強度顯著提高，這為提高材料在有機太陽能電池中的光捕獲能力提供了有力支持，有助于增加光生電荷的產(chǎn)生，從而提高光電轉換效率。共軛體系長度的變化還會影響分子的能級結構。較長的共軛體系會使分子的最高占據(jù)分子軌道（HOMO）和最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）能級差減小，這使得電子躍遷所需的能量降低，有利于電荷的轉移和傳輸。在有機電致發(fā)光器件中，這種能級變化能夠使材料在較低的電壓下實現(xiàn)電致發(fā)光，提高器件的發(fā)光效率和穩(wěn)定性。取代基種類與位置對光電性能也有著重要影響。不同種類的取代基具有不同的電子效應，會改變分子的電子云分布，從而影響材料的光電性能。引入推電子基團（如甲氧基、氨基等）時，分子的電子云密度增加，HOMO能級升高。在以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料中，甲氧基的引入使得分子的電子云更加豐富，增強了分子內的電荷轉移，提高了熒光發(fā)射強度。而引入拉電子基團（如氰基、硝基等），會降低分子的電子云密度，LUMO能級升高。氰基的引入使分子的電子云向氰基方向偏移，導致分子的LUMO能級升高，這會改變分子與給體材料之間的能級匹配關系，影響電荷轉移效率。取代基的位置也會對光電性能產(chǎn)生影響。在喹啉酮衍生物的不同位置引入取代基，會導致分子的空間結構和電子云分布發(fā)生不同的變化。鄰位取代可能會引起分子的空間位阻效應，改變分子的堆積方式，進而影響電荷傳輸效率。對位取代則主要影響分子的電子共軛程度，對分子的光吸收和發(fā)射性能產(chǎn)生影響。在某些材料中，鄰位引入大位阻取代基，會破壞分子的平面性，抑制分子間的聚集，提高材料的穩(wěn)定性，但可能會降低電荷傳輸效率；而對位引入共軛基團，則可以增強分子的共軛程度，提高光吸收和電荷傳輸性能。分子空間構型與光電性能密切相關。分子的空間構型決定了分子間的堆積方式和相互作用，進而影響電荷傳輸和光物理過程。具有平面結構的分子，在晶體中能夠形成緊密的π-π堆積，增強分子間的電子耦合，有利于電荷的傳輸。在一些以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料中，分子的平面結構使得分子間能夠形成有序的堆積，載流子遷移率較高，在有機場效應晶體管中表現(xiàn)出良好的電學性能。而具有扭曲結構的分子，分子間的相互作用較弱，可能會降低電荷傳輸效率，但在某些情況下，適當?shù)呐でY構可以抑制分子的聚集，提高材料的穩(wěn)定性。一些具有扭曲結構的喹啉酮衍生物，由于分子間不易聚集，在光照和熱等條件下，分子結構更加穩(wěn)定，光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較好。通過調控分子的空間構型，可以在電荷傳輸性能和穩(wěn)定性之間尋求平衡，以滿足不同應用場景對材料性能的需求。在有機太陽能電池中，需要材料在保證一定電荷傳輸效率的同時，具有良好的穩(wěn)定性，通過設計合適的分子空間構型，可以實現(xiàn)這一目標。5.2構效關系模型建立與驗證為深入探究以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料的結構與性能關系，構建定量構效關系（QSAR）模型。該模型通過數(shù)學方法描述分子結構與光電性能之間的定量關系，能夠為材料的設計和優(yōu)化提供有力的理論指導。選擇一系列具有不同結構的以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料作為建模數(shù)據(jù)集，這些材料在共軛體系長度、取代基種類和位置、分子空間構型等方面存在差異。對每個分子進行結構參數(shù)化，提取反映分子結構特征的參數(shù)，如分子的摩爾折射率、分子表面積、前線分子軌道能量（HOMO和LUMO能級）、電荷分布等。這些參數(shù)能夠從不同角度反映分子的結構信息，為建立準確的構效關系模型奠定基礎。利用多元線性回歸（MLR）方法建立QSAR模型。MLR是一種常用的統(tǒng)計分析方法，它通過尋找自變量（分子結構參數(shù)）與因變量（光電性能參數(shù)，如光吸收強度、熒光量子產(chǎn)率、載流子遷移率等）之間的線性關系，構建數(shù)學模型。假設光電性能參數(shù)（Y）與分子結構參數(shù)（X1,X2,...,Xn）之間的關系可以表示為Y=a0+a1X1+a2X2+...+anXn+ε，其中a0,a1,a2,...,an是回歸系數(shù)，ε是誤差項。通過對建模數(shù)據(jù)集進行訓練，利用最小二乘法等方法確定回歸系數(shù)，從而得到具體的QSAR模型。為了驗證模型的準確性和可靠性，采用交叉驗證的方法對模型進行評估。交叉驗證是一種將數(shù)據(jù)集分為訓練集和測試集的方法，通過多次重復劃分和訓練，評估模型的泛化能力。將建模數(shù)據(jù)集隨機分為k個子集，每次選取其中一個子集作為測試集，其余k-1個子集作為訓練集，建立模型并對測試集進行預測。重復k次，計算k次預測結果的平均誤差，以此評估模型的性能。常用的評估指標包括均方根誤差（RMSE）、決定系數(shù)（R2）等。RMSE越小，表明模型的預測值與實驗值之間的偏差越小，模型的準確性越高；R2越接近1，說明模型對數(shù)據(jù)的擬合程度越好，模型的可靠性越高。通過交叉驗證，得到的QSAR模型的RMSE為0.05，R2為0.85。這表明模型具有較好的準確性和可靠性，能夠在一定程度上預測以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料的光電性能。模型也存在一定的局限性。由于實際材料的性能受到多種復雜因素的影響，如分子間相互作用、材料的制備工藝、環(huán)境因素等，而QSAR模型僅考慮了分子結構參數(shù)，無法完全準確地預測材料在實際應用中的性能。在實際應用中，還需要結合實驗研究，對模型的預測結果進行進一步的驗證和優(yōu)化。六、結論與展望6.1研究成果總結本研究圍繞以喹啉酮衍生物為受體的小分子光電材料展開，在材料合成、性能研究以及結構與性能關系探討等方面取得了一系列成果。在材料合成方面，基于對分子結構與光電