含硼氧配位键的缺电子单元及高分子电子受体

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21805148
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.5万
  • 负责人：
    龙晓静
  • 依托单位：
    青岛大学
  • 学科分类：
    B0906.光能源化学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Compared to the well-developed polymer electron donors, the quantities of polymer electron acceptors are very limited, which have restricted the development of polymer solar cells. Currently, The typical polymer electron acceptors composed of electron-deficient units are mainly based on imide structure (O=C-N). Recently, novel electron-deficient units based on boron-nitrogen coordination bond (B←N) have been designed and showed unique electron structure. This project aims to develop another kind of electron-deficient units based on boron-oxygen coordination bond (B←O=C) by combining the structure features of imide moiety and B←N unit. The electron-deficient properties of carbonyl group can be strengthened by B←O=C unit which is formed through the vacant p-orbital of boron atom being occupied by the lone pair electrons of oxygen atom. Based on this principle, new electron-deficient units containing boron-oxygen coordination bond will be designed. Then we will develop the polymer electron acceptors with low-lying and tunable LUMO energy levels by choosing different comonomers. The research will reveal the rule between the unit structures and properties, as well as the relationship between structures of electron acceptors and device performances. It will provide research foundation for the further development of novel electron-deficient units and excellent electron acceptors based on the boron-oxygen coordination bond.
相比于大量开发的高分子电子给体，高分子电子受体的种类少、数量有限，限制了高分子太阳能电池的发展。目前，用于构建高效的高分子电子受体的缺电子单元主要基于酰胺基团（O=C‒N）。近期，基于硼氮配位键（B←N）的缺电子单元被设计、开发，并表现出独特的电子结构。本项目旨在结合两者（O=C‒N和B←N）的结构特点，利用硼原子的空p轨道和羰基上氧原子的孤对电子形成硼氧配位键（B←O=C）来加强原有羰基的缺电子性质，基于这一原理开发另一类含硼氧配位键的新型缺电子单元，然后与具有不同推拉电子性质的单元共聚，发展一系列LUMO能级低且可调的高分子电子受体。揭示出此类缺电子单元的结构与性质的变化规律、高分子电子受体的结构与其器件效率的关系。为开发含硼氧配位键的新型缺电子单元和高效的电子受体提供研究基础。

结项摘要

太阳能电池、燃料电池等被认为是未来重要的新一代主要供能电源，受到国际学术界和产业界的广泛关注。本项目围绕“有机硼功能材料化学”这一核心主题，面向新能源新材料研究方向，探索有机化合物的分子结构特性与光-电、化学-电转换效率之间的关系。具体采用硼原子的缺电子性质，通过调控电荷分布和能级结构构建特色功能B←N键分子体系，开发出一类新型能源材料。一方面，开发出的有机硼高分子电子受体材料解决了双硼氮桥联联吡啶高分子受体材料体系填充因子低的问题。另一方面，提出采用B←N键发展结构可调、活性位点可控的杂环高分子氧还原电催化剂的设计思想，开发机理明确的高活性新型催化材料体系，并将非对称概念首次引入到氧还原电催化剂的结构设计中，采用化学合成策略，调节B←N键的位置和数量以及烷基侧链的长度，实现非对称分子结构的精确调控，为设计高性能新能源材料提供了新的策略。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Optimizing the Oxygen Reduction Catalytic Activity of A Bipyridine-Based Polymer Through Tuning the Molecular Weight
通过调节分子量优化联吡啶基聚合物的氧还原催化活性
  • DOI：
    10.1039/d0ta11969e
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Wang Binbin;Song Weichen;Li Daohao;Long Xiaojing;Xia Yanzhi
  • 通讯作者：
    Xia Yanzhi
Tuning Oxygen-Containing Groups of Pyrene for High Hydrogen Peroxide Production Selectivity
调节芘的含氧基团以提高过氧化氢生产选择性
  • DOI：
    10.1016/j.apcatb.2021.120908
  • 发表时间：
    2021-11
  • 期刊：
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yan Xiangyu;Li Daohao;Zhang Lixue;Long Xiaojing;Yang Dongjiang
  • 通讯作者：
    Yang Dongjiang
Heterocyclization Strategy for Construction of Linear Conjugated Polymers: Efficient Metal-Free Electrocatalysts for Oxygen Reduction
构建线性共轭聚合物的杂环化策略：高效的无金属氧还原电催化剂
  • DOI：
    10.1002/anie.201905468
  • 发表时间：
    2019-07-08
  • 期刊：
    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
  • 影响因子：
    16.6
  • 作者：
    Long, Xiaojing;Li, Daohao;Xia, Yanzhi
  • 通讯作者：
    Xia, Yanzhi
Oxygen Reduction Activity of B←N-Containing Organic Molecule Affected by Asymmetric Regulation
不对称调控对含B-N有机分子的氧还原活性的影响
  • DOI：
    10.1002/smll.202105524
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Small
  • 影响因子：
    13.3
  • 作者：
    Wang Meilong;Bingbing Wang;Song Weichen;Wang Xuchao;Peng Xudong;Long Xiaojing;Xia Yanzhi
  • 通讯作者：
    Xia Yanzhi
Luminescent inorganic-organic hybrid with tunable red light emissions by neutral molecule modification
通过中性分子修饰实现可调谐红光发射的发光无机-有机杂化物
  • DOI：
    10.1016/j.inoche.2020.107909
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Inorganic Chemistry Communications
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Bu Qingxu;Wang Guan-E;Xu Gang;Long Xiaojing;Xia Yanzhi
  • 通讯作者：
    Xia Yanzhi

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高分子电催化剂纳米核壳结构的设计及界面调控催化机理研究
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    22375111
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  • 项目类别：
    面上项目
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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