Эксπир
Регистрация / Вход

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

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3209
Продолжительность работ
2007 - 2008, 17 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Внебюджетные средства
3,2 млн

Разработка эффективных методов синтеза комплексов на основе фуллеренов для получения высокоэффективных органических фотовольтаических материалов, позволяющих достичь кпд преобразования фотовольтаических ячеек до уровня не менее 5%, эффективных контрастных веществ для ЯМР томографии и водорастворимых соединений для фармакологии.

Соисполнители

Организация
МЛЦ МГУ
Организация
ИПХФ РАН
Организация
ИНЭОС РАН

Этапы проекта

1
16.05.2007 - 30.09.2007
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.
Развернуть
2
01.10.2007 - 31.12.2007
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.
Развернуть
3
01.01.2008 - 31.07.2008
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.
Развернуть
4
01.08.2008 - 31.10.2008
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.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Тема
Разработка методов синтеза наноуглеродных структур на основе фуллеренов, том числе металлофуллеренов, металлоорганических и органических комплексов.
Продолжительность работ
2007 - 2008, 17 мес.
Бюджетные средства
36 млн
Количество заявок
6
Тема
Разработка методов получения органических производных фуллерена для использования в качестве противоопухолевых препаратов.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 12 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка и создание технологии получения нового поколения солнечных батарей на органической основе с повышенной эффективностью
Продолжительность работ
2014 - 2016, 28 мес.
Бюджетные средства
90 млн
Количество заявок
9
Тема
Изучение биосовместимости органических и кремниевых нанокластеров.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
3
Тема
Органические производные металлов как компоненты инициирующих систем комплексно-радикальной полимеризации виниловых мономеров и диенов.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1