华南理工陈军武团队: 芳香侧链取代策略获得高效长寿的稠环受体材料

研究背景

苯并二噻吩二酮 (BDD) 单元作为著名的缺电子单元，有着：

（1） 良好的平面性，构筑相关材料时可以保证良好的分子平面性；

（2） 分子内部存在着具有强吸电子能力的羰基，可以有效降低给体材料的 HOMO 能级，提高器件开路电压；

（3） 单元内部的羰基还可以与噻吩上的 S 原子形成非共价键作用力，增强材料的吸光能力以及降低分子的扰动能量；

（4） 存在着 5,7 号位的修饰位点，容易对其化学结构进行相关改性设计，从而对其相关性能进行精确调控等，在给体以及受体材料中都有着广泛的应用。

针对 BDD 单元的化学改性已经有较多报道，但都是采用一维侧链取代为主，而具有二维芳香侧链的 BDD 单元的光伏潜力仍未被报道。

论文详情

近日，华南理工大学陈军武教授团队通过区域选择的酰基化反应，成功设计并合成了具有苯基侧链取代的二维 BDD 单元，并以其为中心核制备得到了高性能简单稠环受体材料。

经研究发现，引入二维 BDD 单元的简单稠环受体材料的结晶性能明显增强，活性层形貌得到改善，载流子迁移率也得到有效提高。

同时他们发现引入具有大位阻的芳香侧链还有效提升了相关器件的形貌稳定性，器件寿命明显提升，最终相关有机光伏电池器件效率不仅达到了 13.64%，而且在空气中存放两个月后仍能保持接近 97% 的器件效率，表现出良好的器件寿命。

该工作为后续 BDD 单元进行二维侧链改性设计相关研究提供借鉴及参考，相关成果以”Regioselective acylation attaching aromatic substituents in simple nonfullerene acceptors for efficient organic solar cells”(《通过区域选择性酰基化反应制备芳香侧链取代的高效简单稠环受体材料》) 为题，发表在英国皇家化学会期刊 Journal of Materials Chemistry A 上。

论文信息

Regioselective acylation attaching aromatic substituents in simple nonfullerene acceptors for efficient organic solar cells

Suinan Deng, Wenjun Luo, Lianjie Zhang*, Guojing Xie, Shuyi Lei, Mei Luo, Zuhao Wu, Dong Yuan, Jiahao Liang, Zengqi Xie, Junwu Chen*（陈军武，华南理工大学）

J. Mater. Chem. A, 2023, 11, 3437-3445  
https://doi.org/10.1039/D2TA09159C

通讯作者简介

陈军武 教授华南理工大学

本文通讯作者，华南理工大学教授，博士生导师，珠江学者特聘教授，主要研究有机光电子新材料的分子设计、合成制备、结构与性能表征，以获得高发光效率、宽太阳光谱吸收、高迁移率有机半导体新材料，以及具有化学传感器特性的新材料，面向有机发光二极管、有机太阳能电池、有机薄膜晶体管器件开发，将应用于新一代大型平板显示器和清洁能源开发。

主要业绩: 在包括 Acc. Chem. Res.、Adv. Mater.、Adv.Energy Mater.、Adv. Funct. Mater. 等杂志上发表 SCI 收录论文 100 余篇，获 SCI 他人引用 4000 余次；获授权中国发明专利 8 项。学术成绩包括：

(1) 发展了多种亲水共轭或非共轭聚合物用作发光器件和光伏器件的阴极界面修饰层及其相配合的光伏给体聚合物，获得了大幅提高的能量转换效率；通过强链间聚集构筑高迁移率共轭聚合物给体材料，实现了高效率厚膜器件以匹配卷对卷加工；面向卷对卷加工的新型绿色溶剂、相区调控溶剂添加剂。

(2) 揭示聚集诱导发光（AIE）这一新发光现象的机制----转动受限（restricted intromolecular rotation）激活强固态荧光，有力推动 AIE 科学的发展。

(3) 系统地开展了含 silole 聚合物的研究，实现了绿光、红光、三基色白光 OLED 发射、光伏电池、TFT 性质。

2010 年为 WILEY-VCH 和 John Wiley& Sons 出版的两本英文专著中撰写各一章节。先后主持国家杰出青年科学基金、科技部 973 课题、NSFC-广东省联合基金重点项目等十余项。

相关期刊

rsc.li/materials-a

J. Mater. Chem. A

2-年影响因子*	14.511分
5-年影响因子*	13.375分
最高 JCR 分区*	Q1 能源与燃料
CiteScore 分†	21分
中位一审周期‡	28 天

Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 报道材料化学各领域的高质量理论或实验研究工作。这三本期刊发表的论文侧重于报道对材料及其性质的新理解、材料的新应用以及材料合成的新方法。Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 的区别在于所报道材料的不同预期用途。粗略的划分是，Journal of Materials Chemistry A 报道材料在能源和可持续性方面的应用，Journal of Materials Chemistry B 报道材料在生物学和医学方面的应用，Journal of Materials Chemistry C 报道材料在光学、磁学和电子设备方面的应用。

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* 2021 Journal Citation Reports (Clarivate, 2022)

^† CiteScore 2021 by Elsevier

^‡ 中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件

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