Производные нанокластеров углерода - фуллерены как компоненты для высоко эффективных органических солнечных батарей нового поколения

1. Проведен анализ научной литературы по синтезу органических и металлокомплексных производных фуллеренов, исследованию их химических и физико-химических свойств, получению наноматериалов на их основе, в том числе фотовольтаического назначения, методам исследования структурных, оптических и фотофизических свойств нанокомпозитов производных фуллеренов с сопряженными полимерами.
2. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96 по теме: «Фотовольтаические устройства».
3. Сформулированы возможные направления решения задач, поставленных в ТЗ НИР, и проведена их сравнительная оценка.
4. Проведены квантово-химические расчеты НСМО и ВЗМО разнообразных моно- и полиаддуктов фуллерена с целью поиска соединений с оптимальными энергиями
НСМО.
5. Проведено теоретическое (квантово-химическое) изучение электронной структуры, распределения зарядов и положения граничных орбиталей для моноосмиевого комплекса С60.
6. Разработаны методы синтеза, выделено и установлено строение методами ЯМР 13С, 1Н, ИК и УФ спектроскопии аддуктов фуллерена С60 по его реакциям циклоприсоединения с арил- и пиримидинозамещенными азидами.
7. Разработаны методы синтеза, выделено и установлено строения аддуктов фуллерена С60 по его реакциям с дикарбонильными соединениями в присутствии амидов кислот Р(III).
8. Разработаны методы синтеза и получены метанофуллерены на основе фуллерена С70 с присоединенными фрагментами эфиров уксусной, фенилпропионовой, фенилуксусной, 2-тиенилпропионовой кислот. Доказано их строение.
9. Разработаны методы синтеза, проведено исследование строения и спектральных свойств иридиевого комплекса С60 (2-С60)IrH(CO)(PPh3)2.
10. Разработаны методы синтеза, проведено исследование строения, физико-химических и спектральных свойств моноосмиевого комплекса С60.
11. Разработаны методы синтеза альдегидов – производных металлоценов: цимантренилальдегида, цимантренилакролеина.
12. Изучены электрохимические свойства производных фуллерена С60, полученные в п. 1.6 - 1.10.
13. Проведено исследование морфологии и оптических свойств пленок композитов на основе органических производных фуллеренов с сопряженными полимерами.
14. Изготовлены на основе пленок композиты солнечных батарей.
15. Проведено исследование вольтамперных характеристик элементов и определен КПД преобразования света.
16. Разработана методика измерения кинетических характеристик солнечных батарей.
17. Составлен промежуточный отчет.

1. Проведено теоретическое (квантово-химическое) изучение электронной структуры, распределения зарядов и положения граничных орбиталей для бисорганофуллеренов и металлокомплексов фуллеренов.
2. Разработаны методики синтеза, выделено и установлено строение аддуктов фуллерена С60 по его реакциям циклоприсоединения с изоциануратозамещенными азидами.
3. Разработаны методики синтеза образцов производных С60 с присоединенными фрагментами эфиров уксусной, фенилпропионовой, фенилуксусной, 2-тиенилпропионовой и кетопимелиновой кислот.
4. Разработаны методики синтеза металло-ценилфуллеро[60]пирролидина цимантренил, цимантренилакролеина.
5. Разработаны методики синтеза, получение, исследование строения, спектральных и физико-химических свойств палладиевого комплекса С60 с бис(дифенилфосфино)-ферроценом (dppf).
6. Разработаны методики синтеза, получены, исследовано строение, спектральных и физико-химических свойств диосмиевого комплекса С60.
7. Разработаны методики синтеза иридиевого комплекса С60: (2-C60)IrH(CO)[(+)DIOP].
8. Изучены электрохимические и оптические свойства производных фуллерена С60.
9. Исследована реакционная способность моноосмиевого комплекса С70 по отношению к свободным радикалам и изучена стабильность образующихся спин-аддуктов.
10. Исследована морфология и оптические свойства, пленок на основе композитов органических производных фуллеренов, полученных в п. 2.2-2.3 и наиболее перспективных металлокомплексах, полученных в п. 1.9 и 1.10, с полисопряженными полимерами.
11. Изготовлены солнечные батареи на основе пленок композитов с соединениями, полученными по п.2.2-2.3.
12. Измерены вольтамперные характеристики элементов и определено КПД преобразования света.
13. Проведен анализ полученных данных и определены дальнейшие направления исследований (с возможной корректировкой календарного плана на третий и четвертый этапы).
14. Составлен и рассмотрен промежуточный отчет.

Разработка методик синтеза фосфорилзамещеных производных фуллеренов С60 и С70.
  Разработка методик синтез нового полисопряженного поли(3-гексилтиофена), содержащего концевые пиридильные группы.
  Изучение морфологии пленок композитов этих соединений с полисопряженным полимером
  Изготовление солнечных батарей на основе композитов в фотовольтаических элементах.
  Измерение вольтамперных характеристик элементов и определение КПД преобразования света.
  Исследование электронно-транспортных свойств соединений фуллеренов, показавших приемлемые характеристики в фотовольтаических ячейках.

Проведены патентные исследования разработанные в проекте методики синтезов металлокомплексов фуллеренов являются оригинальными.
  Кроме исходных реагентов, синтезировано 17 новых производных фуллеренов, строение которых установлено современным комплексом физических методов, включая ЯМР 2D эксперименты, РСА, масс-спектрометрию, ИК и УФ спектроскопию.
  Проведено моделирование структуры и электронного строения региоизомеров моноосмиевого комплекса фуллерена C70 (?2-C70)Os(PPh3)2(CO)(CNCH3) и его анион-радикала.
  Изучение синтезированных на этапе метанофуллеренов, фуллеропирролидинов и азагомофулерена методом ЦВА показало, что они принимают несколько электронов поэтапно и обратимо
  Таким образом, все синтезированные на этапе производные фуллеренов являются перспективными материалами для активных слоев солнечных батарей.