碳60衍生物是以富勒烯（C60）為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)經(jīng)化學(xué)修飾得到的功能材料，具有多種分子構(gòu)型與應(yīng)用特性。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，碳60衍生物可特異性結(jié)合MMP-9蛋白疏水區(qū)，通過抑制腫瘤血管生成和調(diào)節(jié)氧化自由基水平發(fā)揮抗腫瘤作用。此外，有研究報(bào)道碳60衍生物可用于聚合物太陽能電池的改性開發(fā)研究。
背景介紹
圖1 碳60衍生物的合成示例
自從 Kroto 等人發(fā)現(xiàn)富勒烯以來，富勒烯以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)引起了科學(xué)界的普遍關(guān)注，富勒烯及富勒烯衍生物已經(jīng)成為國際上異常活躍的研究領(lǐng)域。目前合成的富勒烯衍生物種類繁多，而其中單加成和多加成衍生物的三維立體結(jié)構(gòu)具有重要的應(yīng)用價(jià)值，因此合成功能化的碳60衍生物是富勒烯化學(xué)中最前沿的課題之一。在微納米結(jié)構(gòu)材料中引入碳60衍生物可使其物理、化學(xué)性質(zhì)和性能得到較大改善，表現(xiàn)出獨(dú)特的光電學(xué)、材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等性能。[1]
制備聚合物太陽能電池
圖2 C60衍生物作為受體合成的光伏材料結(jié)構(gòu)
研究人員合成了一種茚雙加成碳60衍生物，以其作為受體材料與聚(3-己基噻吩)（P3HT）共混制備的聚合物太陽能電池，實(shí)現(xiàn)了5.44%的能量轉(zhuǎn)換效率，這是基于P3HT體系的聚合物太陽能電池所達(dá)到的最高效率記錄。P3HT和可溶性碳60衍生物PCBM是聚合物太陽能電池中最具代表性的給體與受體光伏材料?；赑3HT/PCBM的光伏器件能量轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定在3.5～4.0%之間，且其光伏性能對活性層厚度不敏感（在100～300 nm范圍內(nèi)均可獲得較高效率），因此該體系被視為制備大面積聚合物太陽能電池的最佳候選體系。為進(jìn)一步提升基于P3HT體系的光伏性能，有機(jī)固體實(shí)驗(yàn)室的研究人員合成了富電子的茚雙加成碳60衍生物ICBA，其LUMO能級較PCBM上移0.17 eV。在AM1.5、100 mW/cm2光照條件下，基于P3HT/ICBA的光伏器件開路電壓達(dá)到0.84 V，能量轉(zhuǎn)換效率提升至5.44%；而在相同條件下，P3HT/PCBM體系的開路電壓僅為0.58 V，能量轉(zhuǎn)換效率為3.88%。[2]
參考文獻(xiàn)
[1] 黃飛等.富勒烯C60及其衍生物材料的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].黃山學(xué)院學(xué)報(bào), 2014, 16(5):4.
[2] Youjun He, Indene?C60 Bisadduct: A New Acceptor for High-Performance Polymer Solar Cells, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1377–1382.