贵州大学谢远鹏课题组：双功能苝酰亚胺衍生物制备高效有机太阳能电池和界面太阳能蒸发器

苝酰亚胺（PDI）是一种典型的n型有机半导体材料，具有较大的π共轭框架和侧翼酰亚胺基。这种刚性平面结构赋予了PDI衍生物卓越的电子迁移率、宽光谱吸收和显著的化学稳定性等优点，使得PDI衍生物在有机光伏、生物医学和催化等领域具有广泛的应用。

最近，贵州大学谢远鹏&吕梦岚课题组设计了一种羟基化的PDI衍生物PDIN-OH （ChemSusChem, 2025,18, e202500119），发现PDI衍生物既可以作为有机太阳电池的电子传输材料，又可以作为太阳能蒸发器的光热转换材料。研究表明，羟基改性提高了材料的电子迁移率，优化了能级结构。当与课题组最近发表的空穴传输材料4PAThCz (Adv. Mater. 2025, 3, e02485) 匹配时，二元OSCs的能量转换效率达到了20.25%。更重要的是，PDIN-OH的羟基能够破坏水分子的氢键交联网络，将蒸发焓从2450 J g^-1降低至1089 J g^-1，最终水蒸发速率高达3.7 kg m^-2 h^-1。此外，蒸发器具有良好的循环使用寿命和较强的排盐性能。

图1.(a) PDIN、PDIN-OH、D18和H8的分子结构。(b) PDIN和PDIN-OH薄膜的紫外吸收光谱。(c) PDIN和PDIN-OH的UPS光谱。(d) 材料的能级图。(e)器件的J-V曲线。(f) 器件的EQE曲线。(g) 文献对比图。

图2.（a）PDIN的接触角。（b）PDIN-OH的接触角。（c）PDIN的SEM图。（d）PDIN-OH的SEM图。（e）PDIN的TEM图。（f）PDIN-OH的TEM图。

图3.（a）PDIN和PDIN-OH的紫外-可见-近红外吸收光谱。（b）PDIN和PDIN-OH的红外热像。（c）PDIN-OH在不同太阳辐照下的光热转换行为。（d）PDIN-OH在五个加热-冷却循环中的抗光漂白性能。（e）PDIN-OH和PDIN的光热转换效率。

图4.（a）太阳能蒸发器装置示意图。（b）水凝胶图像和SEM图像。（c）标准辐照（1kW m^-2）下蒸发器内水的质量变化。（d）蒸发器一小时内表面温度曲线。（e）水的蒸发焓曲线。（f）蒸发器在黑暗下的蒸发速率。（g）蒸发器在标准辐照下的光蒸发效率。（h）PDIN-OH在10小时内太阳能淡化3.5%盐水的蒸发速率和效率。

图5.（a）室外蒸发器设置示意图。（b）上午9:00至下午4:00太阳光照强度的变化。（c）上午9:00至下午4:00环境温度的变化。（d）蒸发器室外部分上午9:00至下午4:00蒸发速率的变化。（e）不同盐浓度下蒸发器的蒸发速率。（f）净化前后模拟海水样品中四种离子（Na⁺、Mg²⁺、K⁺、Ca²⁺）浓度的变化。

 https://doi.org/10.1039/D5TA07393F

投稿请联系contact@scimaterials.cn