《有機(jī)功能材料化學(xué)》是精細(xì)化工專(zhuān)業(yè)新工科系列教材之一,基于華東理工大學(xué)精細(xì)化工研究所最新研究成果編寫(xiě)而成,旨在為本科生乃至研究生介紹有機(jī)功能材料的工作原理、設(shè)計(jì)與合成、構(gòu)效關(guān)系的精準(zhǔn)調(diào)控以及應(yīng)用開(kāi)發(fā)等。本書(shū)設(shè)置了熒光化學(xué)傳感器與分子探針、有機(jī)發(fā)光材料、有機(jī)光致變色材料、有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池材料以及分子機(jī)器功能材料等章節(jié),著重介紹這些功能材料的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)、工作原理、發(fā)展歷史以及設(shè)計(jì)與合成,最后以典型實(shí)例展示相關(guān)的應(yīng)用和研究進(jìn)展。
本書(shū)可作為高等學(xué)校化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生和研究生教材,亦可供有關(guān)研究人員和工程技術(shù)人員參考。
王巧純,華東理工大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師。2004年華東理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)博士畢業(yè),曾獲2006年全國(guó)百篇優(yōu)秀博士論文及上海市科教黨委系統(tǒng)十佳青年科技創(chuàng)新人才等榮譽(yù),入選2007年上海市啟明星人才計(jì)劃。主要從事可操控分子機(jī)器及新型有機(jī)主體分子的設(shè)計(jì)與合成,實(shí)現(xiàn)了使分子機(jī)器能夠在不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下輸出不同的光學(xué)信號(hào),簡(jiǎn)易有效的光學(xué)表征有力地促進(jìn)了分子機(jī)器的研究;制備了一系列葫蘆脲家族大環(huán)分子。已在Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Rev.等國(guó)際期刊上發(fā)表論文及綜述50余篇,參與多本相關(guān)領(lǐng)域有影響力國(guó)內(nèi)外專(zhuān)著的編寫(xiě),相關(guān)研究曾獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng),主持包括973課題、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目十余項(xiàng)。
第1章 有機(jī)功能材料化學(xué)基礎(chǔ) 1
1.1 有機(jī)功能材料簡(jiǎn)介 1
1.1.1 引言 1
1.1.2 新材料與功能材料 2
1.1.3 功能材料的分類(lèi) 3
1.1.4 典型有機(jī)功能材料 7
1.1.5 結(jié)語(yǔ) 8
1.2 結(jié)構(gòu)化學(xué)與光物理概述 8
1.2.1 原子中電子的量子力學(xué)理論 8
1.2.2 分子中電子的量子力學(xué)理論 10
1.2.3 光物理過(guò)程 17
參考文獻(xiàn) 21
第2章 熒光化學(xué)傳感器與分子探針 22
2.1 熒光化學(xué)傳感器簡(jiǎn)介 22
2.2 熒光化學(xué)傳感器類(lèi)型、工作原理及實(shí)例 23
2.2.1 光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移型傳感器 23
2.2.2 分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移型傳感器 26
2.2.3 受激二聚體型傳感器 28
2.2.4 聚集誘導(dǎo)發(fā)光型傳感器 32
2.2.5 共振能量轉(zhuǎn)移型傳感器 43
2.3 熒光化學(xué)傳感器研究進(jìn)展 54
2.3.1 比率型熒光分子探針及構(gòu)建機(jī)理 55
2.3.2 硫化氫熒光成像探針 65
2.3.3 以硫化氫為靶點(diǎn)的診療探針體系 68
參考文獻(xiàn) 71
第3章 有機(jī)發(fā)光材料 77
3.1 有機(jī)發(fā)光材料簡(jiǎn)介 77
3.2 有機(jī)熒光發(fā)光材料 78
3.2.1 熒光分子的構(gòu)筑 78
3.2.2 熒光分子發(fā)光性質(zhì)的相關(guān)參數(shù) 79
3.2.3 熒光影響因素 82
3.3 有機(jī)磷光發(fā)光材料 84
3.3.1 磷光的基本概念與參數(shù) 84
3.3.2 有機(jī)磷光材料的優(yōu)勢(shì) 85
3.3.3 增強(qiáng)有機(jī)室溫磷光的策略 85
3.4 有機(jī)電致發(fā)光材料 86
3.4.1 熒光材料 88
3.4.2 磷光材料 89
3.4.3 熱活化延遲熒光材料 89
3.4.4 主客體摻雜技術(shù)與主體材料 90
3.4.5 聚合物發(fā)光材料 92
3.5 有機(jī)發(fā)光材料的一些重要研究進(jìn)展 93
3.5.1 振動(dòng)誘導(dǎo)發(fā)光材料 93
3.5.2 有機(jī)室溫磷光材料 96
3.6 展望 103
參考文獻(xiàn) 104
第4章 有機(jī)光致變色材料 109
4.1 光致變色染料簡(jiǎn)介 109
4.2 光致變色染料的工作原理 110
4.2.1 光致變色機(jī)理的類(lèi)型 110
4.2.2 光致變色相關(guān)參數(shù)及術(shù)語(yǔ) 113
4.3 光致變色染料的種類(lèi)及合成方法 117
4.3.1 偶氮苯類(lèi) 117
4.3.2 螺吡喃/螺嗪類(lèi) 118
4.3.3 二芳基乙烯類(lèi) 119
4.3.4 其他種類(lèi) 120
4.4 光致變色染料的研究及應(yīng)用進(jìn)展 122
4.4.1 分子存儲(chǔ)與邏輯運(yùn)算 122
4.4.2 光致變色光電器件 134
4.4.3 光致變色晶體/液晶材料 138
4.4.4 光致變色生物應(yīng)用 142
4.4.5 光致變色日用品 144
4.5 總結(jié)與展望 146
參考文獻(xiàn) 148
第5章 有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池材料 154
5.1 有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介 154
5.2 染料敏化太陽(yáng)能電池 155
5.2.1 染料敏化太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程 155
5.2.2 染料敏化太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)與工作原理 156
5.2.3 染料敏化太陽(yáng)能電池的性能評(píng)價(jià) 158
5.2.4 染料敏化太陽(yáng)能電池吸光材料—敏化劑 160
5.2.5 總結(jié)與展望 169
5.3 有機(jī)太陽(yáng)能電池 170
5.3.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程 171
5.3.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池器件結(jié)構(gòu)和分類(lèi) 172
5.3.3 有機(jī)太陽(yáng)能電池工作原理 174
5.3.4 有機(jī)太陽(yáng)能電池光伏材料的設(shè)計(jì)要求 175
5.3.5 有機(jī)太陽(yáng)能電池活性層材料 177
5.3.6 總結(jié)與展望 184
5.4 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池 185
5.4.1 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷史 185
5.4.2 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的器件結(jié)構(gòu) 186
5.4.3 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池工作原理 186
5.4.4 鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與制備 187
5.4.5 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的電荷傳輸材料 189
5.4.6 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性 194
5.4.7 總結(jié)與展望 195
參考文獻(xiàn) 196
第6章 分子機(jī)器功能材料 203
6.1 分子機(jī)器簡(jiǎn)介 203
6.2 分子機(jī)器的種類(lèi) 204
6.3 分子機(jī)器的合成方法 207
6.3.1 軸連型分子機(jī)器的合成方法 207
6.3.2 互鎖型分子機(jī)器的合成方法 208
6.4 分子機(jī)器的驅(qū)動(dòng)方式 216
6.4.1 化學(xué)能 216
6.4.2 電能 217
6.4.3 光能 218
6.4.4 熱能 221
6.4.5 溶劑的變化 222
6.5 分子機(jī)器運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表征 222
6.5.1 紫外-可見(jiàn)吸收光譜法 223
6.5.2 核磁共振波譜法 223
6.5.3 循環(huán)伏安法 225
6.5.4 圓二色光譜法 226
6.5.5 熒光光譜法 226
6.5.6 單分子原位表征 227
6.6 固態(tài)分子機(jī)器功能材料 229
6.7 分子機(jī)器功能材料的應(yīng)用 231
6.7.1 可做功材料體系 231
6.7.2 智能藥物控釋材料 233
6.7.3 智能催化劑 234
6.7.4 分子器件 237
6.8 總結(jié)與展望 240
參考文獻(xiàn) 240