碳龙指的是：一条平面共轭的碳链（碳数大于等于7）通过至少3个碳-金属键螯合一个过渡金属形成的化合物。它是夏海平教授课题组发现并命名、中国原创的一类全新金属杂环化合物。

骨架嵌入金属的芳香体系（包括碳龙物种）因过渡金属的d电子参与离域备受关注，因合成困难、水氧稳定性不足等原因，其性能与应用研究之前是空白。夏海平教授课题组突破了碳龙配合物合成与稳定两大瓶颈，在国际上率先开展并引领了金属杂芳香体系性能研究，使该领域往应用拓展迈出了一大步。

碳龙结构特点

结构决定性能、性能决定应用，碳龙的结构特征：独特的dπ-pπ共轭，将过渡金属原子引入到芳环，形成新的芳香结构基元——过渡金属杂芳香稠环化合物。与传统π共轭体系的pπ-pπ共轭不同，掺杂过渡金属可形成dπ-pπ共轭。它具有宽、强吸收光谱，可宽频吸收光波并转化为光、电、热和超声波。在太阳能利用和肿瘤光疗等领域应用前景好。

应用于阴极材料

将两个DPC碳龙金属单元与1,10-菲咯啉核心相结合，合成一种有机金属化合物CIM（图1）。合成的CIM表现出增强的电子传输性能和改进的电极功函数能力。基于 DPC CIL 的器件效率高达 18.2%（表1）。双菲咯啉-碳链具有更大的空间位阻和更强的吸电子特性，可以抑制与富勒烯受体的界面反应，从而得到最稳定的器件。基于双菲咯啉-碳链的器件在黑暗的N2气氛中可以维持其初始效率的80％2170小时（图2），在85 ℃下可以维持96小时，并且在光照2200小时后可以保持其初始效率的68％。

图1：有机金属化合物CIM的合成^[1]

表1：不同CIL电池的光伏参数^[1]

图2：双菲咯啉-碳链的器件在黑暗的N2气氛中维持80%效率的工作时间^[1]

应用于光热材料

五齿螯合物的第一个例子（2a，图3），其中螯合剂的所有结合原子都是碳原子，称为 CCCCC 螯合物。在过渡金属化学中，赤道平面上存在多达五个结合碳原子是前所未有的。密度泛函理论计算表明，平面金属环具有扩展的 Craig-Möbius 芳香性，源于 12 中心-12 电子 d_ππ -p_ππ 共轭。这些平面螯合物在紫外-可见-近红外区域具有广泛的吸收，因此在 808 nm 激光照射下具有显著的光热性能，表明这些螯合物在光热疗法中具有潜在的应用。这些复合物的合成简便、稳定性高、吸收范围广（图4），可以使多齿碳链成为配位化学中的一种新型结构单元，也为生物医学和太阳利用提供了一种新型材料。

图3：五齿螯合物的合成^[2]

图4：室温下在 CH₂Cl₂中测得的 2a 至 2e（5.0 × 10 –5 M）的紫外可见近红外吸收光谱^[2]

相关化合物

1

品名：
Phenanthroline-Carbolong, 95%
菲罗啉双碳龙配合物
CAS：N/A
货号：9307665
应用：电子传输层材料

2

品名：
12C Carbolong complex, 95%
12C-碳龙配合物
CAS：2917610-83-2
货号：9307662
应用：光热、光声材料

通用产品

参考文献

1. Deng et al. iScience23, 101379.
2. Caixia Yang et al. J. Mater. Chem. B, 2018, 6, 2528-2535

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