功能分子材料

   材料科学是一门研究材料的结构、性质、生产、应用以及它们之间的相互关系，集物理、化学、电子等学科于一体的科学，材料科学与工程技术和工业应用密不可分。进入新世纪的十多年，材料科学蓬勃发展，出现了多个分支。功能材料作为当前化学及材料研究领域中的一个重要分支，涉及理、工、医等各个领域，是发展非常迅速的交叉学科。目前，在化学及材料专业的本科及研究生培养中都开设了有关材料方面的专业课程，使用的主要教材包括《功能高分子材料》《功能材料》及《现代功能材料》等，内容偏重于高分子材料和纳米材料。

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   第1章绪论/1

1.1材料的分类及特点1

1.1.1材料的分类1

1.1.2材料的特点1

1.2功能分子材料2

1.2.1功能分子材料的定义2

1.2.2功能分子材料的特点2

1.2.3功能分子材料的发展趋势3

1.3展望6

参考文献7

第2章有机太阳能电池材料/8

2.1概述8

2.1.1有机太阳能电池发展背景8

2.1.2有机太阳能电池发展历史9

2.1.3本体异质结有机太阳能电池11

2.1.4界面缓冲层及器件结构12

2.1.5太阳能电池的器件参数13

2.1.6活性层材料的设计规则14

2.2有机太阳能电池活性层材料15

2.2.1聚合物给体材料15

2.2.2小分子给体材料17

2.2.3聚合物受体材料23

2.2.4小分子受体材料26

2.3染料敏化太阳能电池30

2.3.1染料敏化太阳能电池的发展30

2.3.2染料敏化太阳能电池的工作原理31

2.3.3染料敏化太阳能电池的研究进展31

2.3.4染料敏化太阳能电池光阳极33

2.3.5染料敏化太阳能电池中的电解质33

2.4有机无机杂化太阳能电池34

2.4.1有机无机杂化太阳能的概述34

2.4.2杂化电池的原理和结构34

2.4.3杂化电池的发展史36

2.4.4给体材料的发展和选择36

2.4.5无机半导体材料的选择和发展38

2.5钙钛矿太阳能电池41

2.5.1钙钛矿太阳能电池的发展41

2.5.2钙钛矿薄膜的形貌调控43

2.5.3太阳能电池中钙钛矿光吸收层的结构设计44

2.5.4发展基于钙钛矿的光吸收层45

2.5.5带隙调控46

参考文献53

第3章有机场效应晶体管材料/58

3.1概述58

3.1.1有机场效应晶体管器件58

3.1.2有机场效应晶体管材料61

3.2小分子空穴传输材料61

3.2.1并苯类61

3.2.2联苯和芴类63

3.2.3并噻吩类64

3.2.4含O或S原子的稠环类66

3.2.5低聚噻吩类67

3.2.6酞菁和卟啉类70

3.2.7氮杂并苯类71

3.3小分子电子传输材料72

3.3.1卤素原子修饰类73

3.3.2强吸电子基团修饰类74

3.3.3酰亚胺类77

3.3.4富勒烯类79

3.4聚合物空穴传输材料80

3.4.1聚噻吩类80

3.4.2聚并噻吩类81

3.4.3聚吡咯并吡咯二酮类82

3.4.4聚异靛蓝类83

3.5聚合物电子传输材料84

参考文献85

第4章有机电致发光材料/88

4.1概述88

4.1.1OLED器件结构88

4.1.2OLED制备工艺89

4.1.3OLED性能指标89

4.1.4OLED发光材料分类90

4.2蓝光材料91

4.2.1小分子蓝光材料91

4.2.2枝状蓝光材料104

4.2.3聚合物蓝光材料106

4.3绿光材料107

4.3.1荧光型绿光材料108

4.3.2磷光型绿光材料111

4.4红光材料111

4.4.1荧光型红光材料111

4.4.2磷光型红光材料114

4.5白光材料115

4.5.1小分子型白光材料115

4.5.2聚合物型白光材料117

4.6其他119

4.6.1热活化延迟荧光119

4.6.2材料合成119

4.6.3材料理论计算121

4.7结语121

参考文献123

第5章非线性光学分子材料/126

5.1非线性光学基础126

5.1.1非线性光学简介126

5.1.2非线性光学基本概念126

5.1.3非线性光学原理127

5.1.4非线性光学发展进程128

5.2非线性光学分类129

5.2.1按光学性能分类129

5.2.2按材料类型分类129

5.3应用与展望144

参考文献145

第6章聚集诱导荧光材料/147

6.1概述147

6.2基于AIE染料纳米探针的设计方案148

6.2.1聚集诱导发光分子和两亲性高分子的自组装148

6.2.2共价结合聚集诱导发光染料和高分子149

6.2.3乳液聚合151

6.2.4可逆加成断裂链转移聚合152

6.2.5开环易位聚合154

6.2.6开环反应155

6.2.7溶胶-凝胶封装法157

6.3生物医学应用158

6.3.1生物成像158

6.3.2生物传感器162

6.3.3诊疗163

6.4基于聚集诱导发光分子的传感检测166

6.4.1检测带电生物分子167

6.4.2核酸酶活性测定和抑制剂的筛选169

6.4.3选择性ATP检测和相关磷酸酶测定171

6.4.4乙酰胆碱酯酶活性测定和抑制剂的筛选172

6.4.5特定阴离子和金属阳离子的选择性测定173

6.4.6挥发性和爆炸性有机化合物的检测176

6.5结论和展望176

参考文献177

第7章铁电功能材料/180

7.1铁电材料的历史180

7.2铁电材料基础181

7.2.1铁电材料的表征181

7.2.2极化和铁电畴183

7.3铁电材料的分类及研究进展184

7.3.1有机-无机杂化铁电材料184

7.3.2有机铁电材料219

7.3.3液晶铁电材料226

7.4铁电材料的发展前景229

参考文献230

第8章导电高分子材料/236

8.1概述236

8.2本征型导电高分子材料237

8.2.1本征型导电高分子材料概述237

8.2.2本征型导电高分子材料的导电机理238

8.2.3本征型导电高分子的制备239

8.2.4离子型导电聚合物的制备241

8.3主要结构型导电高分子242

8.3.1主要结构型导电高分子的种类242

8.3.2本征型导电高分子材料的应用243

8.4复合型导电分子材料252

8.4.1复合型导电高分子材料的分类252

8.4.2复合型导电高分子材料的导电理论255

8.4.3影响复合型导电高分子材料导电性能的因素257

8.4.4复合型导电高分子材料的应用257

参考文献263

第9章梯形共轭聚合物类有机半导体/266

9.1概述266

9.2典型的梯形共轭聚合物BBL和LPPP267

9.2.1聚苯并咪唑萘酰亚胺267

9.2.2梯形聚苯268

9.3聚并苯类梯形聚合物269

9.4梯形共轭聚合物的构建方法273

9.4.1Suzuki反应的构建273

9.4.2Yamamoto反应的构建275

9.4.3Diels-Alder反应的构建275

9.5聚染料类梯形聚合物276

9.5.1聚苝酰亚胺类梯形聚合物276

9.5.2梯形共轭聚卟啉281

参考文献283

第10章分子基磁性材料/285

10.1概述286

10.2磁性的分类287

10.2.1抗磁性287

10.2.2顺磁性288

10.2.3VanVleck方程和磁耦合288

10.2.4铁磁性291

10.2.5反铁磁性292

10.2.6亚铁磁性292

10.2.7倾斜弱铁磁性293

10.2.8介磁性293

10.3单分子磁体294

10.3.1过渡金属单分子磁体296

10.3.23d-4f单分子磁体301

10.3.3稀土金属单分子磁体304

10.3.4单离子磁体313

10.4单链磁体323

10.5自旋玻璃325

10.6自旋交叉材料325

10.7高Tc材料329

10.8磁制冷材料329

10.9多功能磁性材料333

10.9.1手性磁体333

10.9.2导电磁体335

10.9.3光诱导磁体339

10.9.4多铁材料341

参考文献344

第11章多孔有机功能材料/351

11.1概述351

11.2金属-有机框架材料351

11.2.1MOFs的特点及性质351

11.2.2MOFs的构筑策略及设计合成353

11.2.3MOFs材料的应用354

11.3共价有机框架材料358

11.3.1COFs材料的特点及性质358

11.3.2COFs的构建策略与设计合成362

11.3.3COFs的应用开发364

11.4共轭微孔聚合物367

11.4.1CMPs的结构特点367

11.4.2CMPs的设计合成及应用368

11.5多孔芳香骨架材料370

11.5.1PAFs的性质特点370

11.5.2PAFs的合成及应用370

11.6展望371

参考文献371

第12章分子催化材料/373

12.1概述373

12.2过渡金属化合物作分子催化材料374

12.2.1d区元素化合物作分子催化材料374

12.2.2ds区元素化合物作分子催化材料387

12.2.3主族金属元素化合物作分子催化材料390

12.3有机酸碱化合物作分子催化材料392

12.3.1有机酸化合物作分子催化材料392

12.3.2有机碱化合物作分子催化材料395

12.4分子催化材料的未来与展望397

参考文献398