具有溶致变色效应的钛氧簇作为高效有机太阳能电池的阴极界面层OA
Solvatochromic Ti-oxo clusters as cathode interlayer for efficient organic solar cells
我们成功合成并表征了三种同构的Ti6-氧簇化合物,其分子式为Ti6O4(PhPO3)2(L)2(OiPr)10.其中Ti6-1的L配体为2-二甲胺基苯甲酸,Ti6-2为3-二甲胺基苯甲酸,Ti6-3为4-二甲胺基苯甲酸.值得注意的是,Ti6-3展现出新颖的溶剂依赖性光吸收特性:在三氟乙醇类溶剂中溶解时,该簇合物表现出明显的可见光吸收;而在异丙醇类溶剂中,其吸收仅局限于紫外区域.相比之下,Ti6-1和Ti6-2在两种溶剂中均保持一致的吸收行为.需要指出的是,这种溶致变色效应在有机共轭材料中较为常见,但在钛氧簇材料中迄今仍属罕见.核磁共振测试表明,Ti6-3表面的异丙氧基配体被三氟乙氧基配体取代,形成了Ti6-3-F变体.通过密度泛函理论计算进一步阐释了这种溶剂化变色效应,揭示了Ti6-3与Ti6-3-F之间能级结构的调控机制.最终研究表明,Ti6-3-F在PM6:BO-4Cl和PM6:L8-BO体系有机太阳能电池(OSCs)中可作为优异的阴极界面层材料,分别实现了17.89%和18.09%的高转换效率,这标志着该材料在高性能OSCs阴极界面层应用中的卓越潜力.
Three isostructural Ti6-oxo clusters with the formular of Ti6O4(PhPO3)2(L)2(OiPr)10,where L is 2-dimethylamine benzoate for Ti6-1,3-dimethylamine benzoate for Ti6-2,and 4-dimethylamine benzoate for Ti6-3,were successfully synthesized and characterized.Thereinto,Ti6-3 displayed novel solvent dependent light absorption property.When dissolved in trifluoroethanol related solvent,evident visible light absorption was observed for Ti6-3,which was quite different from its absorption limited within the ultraviolate region in isopropanol related solvent.However,Ti6-1 and Ti6-2 displayed consistent absorption behavior in both of these solvents,respectively.It is worth noting that the solvent dependent absorption property remains quite rare for Ti-oxo cluster materials to date,although this has been commonly observed for organic conjugated materials.Nuclear magnetic resonance measurements revealed that the surface isopropoxide ligands on Ti6-3 were replaced by analogus trifluoroethoxide ligands on the cluster surface,resulting in Ti6-3-F.The solvatochromic effect was further illustrated by density functional theory calculation revealing the tuned energy levels between Ti6-3 and Ti6-3-F.Finally,Ti6-3-F was demonstrated able to serve as excellent cathode interlayer(CIL)in PM6:BO-4Cl and PM6:L8-BO based organic solar cells(OSCs),which achieved high efficiencies of 17.89% and 18.09%,respectively,suggesting its excellence as new CIL materials for high performance OSCs.
赵朝委;黎霆;夏冬冬;谢谦;方洁;张月凤;谢宇;任广禹
南昌航空大学环境与化学工程学院,江西 南昌 330063||江西省环境与能源催化重点实验室,江西省科学院能源研究所,江西 南昌 330096||香港城市大学清洁能源研究所,香港 九龙||香港城市大学材料科学与工程系,香港 九龙南昌航空大学环境与化学工程学院,江西 南昌 330063||江西省环境与能源催化重点实验室,江西省科学院能源研究所,江西 南昌 330096江西省环境与能源催化重点实验室,江西省科学院能源研究所,江西 南昌 330096江西省环境与能源催化重点实验室,江西省科学院能源研究所,江西 南昌 330096江西省环境与能源催化重点实验室,江西省科学院能源研究所,江西 南昌 330096江西省环境与能源催化重点实验室,江西省科学院能源研究所,江西 南昌 330096南昌航空大学环境与化学工程学院,江西 南昌 330063香港城市大学清洁能源研究所,香港 九龙||香港城市大学材料科学与工程系,香港 九龙||香港城市大学化学系,香港 九龙
化学化工
钛氧簇敏化前沿能级阴极界面层有机太阳能电池
Ti-oxo clusterSensitizationFrontier energy levelCathode interlayerOrganic solar cells
《物理化学学报》 2026 (10)
151-162,12
本研究由国家自然科学基金(22579072,52163018,22405107)江西省科技厅项目(20232BBE50026,jxsq2023102153,20232BAB213021,2024SSY05132,20252BAC200657,20252BAC200658)江西省科学院项目(2023YYB07,2022YSBG22031,2022YJC2019,2022YJC2017,2023YSBG21017,2022YYB10,2022YRCS002,2023YJC1001,2023YSBG22025)联合资助.A.K.Y.J.感谢李兆基讲座教授(材料科学)席位的资助,以及香港城市大学APRC基金(9380086,9610419,9610440,9610492,9610508)香港创新科技署MHKJFS基金(MHP/054/23)TCFS基金(GHP/121/22SZ)与MRP基金(MRP/040/21X)香港环境局绿色科技基金(202020164)香港研资局GRF基金(11308625,11304424,11307621,11316422)及CRS基金(CRS_CityU104/23,CRS_HKUST203/23)的支持.香港城市大学项目"促进创新以增强韧性及实现可持续转型"(9610739)获联合国教科文组织"可持续发展科学十年"计划(2024–2033)官方认证,为本研究提供了部分资助.
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