共轭分子材料的功能化及应用

梁永晔; 郭旭岗; 何凤; 田颜清; 田雷蕾; 杨庭斌; 莫代泽; 廖巧干; 张星

2019

共轭分子材料 光电性能 在高分子光电探测器

共轭分子材料具有独特的光电性能，在有机电子、荧光探针、能量转换等领域均具有广泛的应用潜力。该项目面向广东省以及全国在新材料领域的重大需求，开展高效共轭分子材料的基础应用研究。研究团队通过对上述领域中共轭分子材料的分子结构、分子间相互作用等进行研究，开发出在高分子光电探测器、高分子太阳电池、场效应晶体管、近红外二区荧光成像以及电催化领域具有原创性和优异性能的共轭分子材料，为相关领域的发展起到重要的推动作用。 在高分子光电探测器方向，该项目首次通过分子设计在高分子光电探测器中实现活性层的垂直相分离控制，有效降低负偏压下的暗电流从而提高光探测器的探测度(代表作1，Adv.Mater.2015，27，6496)。在高分子太阳电池方向，该项目首次提出在高分子主链给体单元引入单个烷氧侧链的设计思想，发展了基于分子内硫∙∙∙氧非共价键作用的材料设计，为拓宽光伏高分子吸收、能级调控和提高效率提供新策略(代表作2、7，Adv.Mater.，2016，28，9969；Chem.Mater.2016，28，2449)。该项目首次在光伏分子中提出通过氯原子取代策略，调节共轭分子材料体系的能级分布和薄膜形貌，最终实现了该类氯取代高分子效率和稳定性的双重提高(代表作5、6，Chem.Mater.2017，29，2819；ACS Energy Lett.2017，2，753)。该项目首次提出了通过4位甲氧基修饰共轭侧链单元，以实现对高分子给体材料的能级、分子间相互作用性质进行有效调控(代表作8，Chem.Mater.2016，28，5887)。在荧光探针方向，该项目首次提出了屏蔽单元与给体单元调控保护共轭骨架的方法，显著提高染料的荧光量子产率，并阐明了降低水分子作用是提高性能的关键(代表作3，Adv.Mater.2017，29，1605497)。通过对共轭荧光分子结构改进，调节共轭分子与检测物的相互作用，开发出钾离子及pH荧光传感器(代表作9、10，Chem.Commun.2017，53，5602；Anal.Chem.2017，89，5445)。最后，在电催化方向，该项目首次开发了一种基于酞菁钴分子与碳纳米管复合物的高效二氧化碳还原电催化剂，展示了远优于纯酞菁钴分子的催化性能，并通过对酞菁环引入氰基进一步优化，首次在分子电催化体系实现了高电流密度以及高单位点活性(代表作4，Nat.Commun.2017，8，14675)。 研究团队在上述领域都取得了显著的成绩，做出了一系列重要的原创性科学发现。在Nat.Commun.，Adv.Mater.，Chem.Mater.等高水平期刊发表论文12篇，影响因子超过10的论文9篇。至今论文他引为372次，单篇最高他引108次，ESI高被引论文2篇。成果获得了国内外同行的认可与积极评价，得到了包括Science，Chem.Rev.，Chem.Soc.Rev.，Nat.Photon.，Nat.Catal.，Nat.Commun.，JACS，PNAS，Adv.Mater.，Angew.Chem.Int.Ed.等高水平期刊上论文的正面引用和重点评述。但研究中仍然面临着挑战，具有一定的局限性，需要进一步与应用结合，以获得能够满足实际商业化应用的共轭分子材料。

techresult_2000060099

梁永晔,郭旭岗,何凤,等. 共轭分子材料的功能化及应用. 2019.