张光军

  • 性 别:
  • 职称:讲师
  • 学 历:博士研究生
  • 学院:化学化工学院
  • 系部所:化学系
  • 执教层次:硕士生导师
  • 电话:
  • 电子邮箱:zgahdtbwzgj@163.com

基本情况

张光军,男,1992年2月生,博士,化学系校聘副教授,湖南科技大学“奋进学者”(青年创新人才)。主要从事有机光电能源材料与器件,包括有机高分子给体材料的分子设计与合成 、有机小分子给体材料的分子设计与合成 、有机小分子受体材料的分子设计与合成 以及器件工艺制备与优化。近年来在Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Nano Energy上发表学术论文5篇,单篇影响因子均大于10,授权发明专利4项,并于2022年获得四川省自然科学一等奖(排名第五)。







学习经历

2015.09-2020.12  四川大学   有机化学  博士

2011.09-2015.07  安徽师范大学  应用化学  学士

工作经历

2023.02-至今         湖南科技大学  化学化工学院  化学系   讲师

2021.01-2023.01   社会大学 社会高深学问研究

承担课程

《制药过程与安全》

《普通化学》

主持课题

国家自然科学青年基金,2024.01-2026.12

代表性论文

  1. Guangjun Zhang; Jirui Feng; Xiaopeng Xu; Wei Ma; Ying Li; Qiang Peng ; Perylene Diimide‐Based Nonfullerene Polymer Solar Cells with over 11% Efficiency Fabricated by Smart MolecularDesign and Supramolecular Morphology Optimization, Advanced Functional Materials, 2019, 29(50): 1906587.

  2. Guangjun Zhang; Xiaopeng Xu; Young Woong Lee; Han Young Woo; Ying Li; Qiang Peng ; Achieving a High Fill Factor and Stability in Perylene Diimide–Based Polymer Solar Cells Using the Molecular Lock Effect between 4,4′‐Bipyridine and a Tri(8‐hydroxyquinoline)aluminum(III) Core, Advanced Functional Materials, 2019, 29(29): 1902079.

  3. Guangjun, Zhang; Xiaopeng, Xu; Zhaozhao, Bi; Wei, Ma; Dongsheng, Tang; Ying, Li; Qiang, Peng ; Fluorinated and Alkylthiolated Polymeric Donors Enable both Efficient Fullerene and Nonfullerene Polymer Solar Cells, Advanced Functional Materials, 2018, 28(10): 1706404. 

  4. Guangjun, Zhang; Guofang, Yang; He, Yan; Joo-Hyun, Kim; Harald, Ade; Wenlin, Wu; Xiaopeng, Xu; Yuwei, Duan; Qiang, Peng ; Efficient Nonfullerene Polymer Solar Cells Enabled by a Novel Wide Bandgap Small Molecular Acceptor, Advanced Materials, 2017, 29(18): 1606054. 

  5. Zhenkai, Ji#; Xiaopeng, Xu#; Guangjun, Zhang#; Ying, Li; Qiang, Peng ; Synergistic effect of halogenation on molecular energy level and photovoltaic performance modulations of highly efficient small molecular materials, Nano Energy, 2017, 40(40): 214-223. 

科研成果

1. 含卤代/硫代策略的给体材料的设计合成及其光伏性能研究

  • 开发了一系列基于苯并二噻吩-氟代苯并噻二唑的宽带隙聚合物太阳能电池给体材料,通过侧链工程,在BDT 上同时引入硫原子以及氟原子合成了四个聚合物(PBDT-FBT, PBDTS-FBT, PBDTF-FBT, PBDTSF-FBT), 系统性研究了在侧链工程中同时引入硫、氟原子对于给体材料的光吸收范围、 分子轨道能级、结晶性以及电荷迁移率的影响, 该工作首次在BDT侧链工程中同时考虑硫、氟原子的协同作用以获得高效率的聚合物太阳能电池器件。

  • 设计合成了一系列以苯并二噻吩侧链为硫、卤原子取代的小分子给体材料(BDTTS-F-R,BDTTS-Cl-R, BDTTS-Br-R),由于氯原子空的d轨道可以接受更多的离域π电子,因而极大地降低了HOMO能级,提高了器件的开路电压,但对光学带隙基本无影响,此外,硫、氯取代的小分子给体材料结晶性相对较弱,当与受体材料PC71BM共混后可获得较为平滑的相分离形貌,获得了10.78%的能量转换效率。 该工作在BDT侧链引入硫、氯原子可以极大程度平衡结晶性、能级、电荷载流子迁移率和纳米级相分离之间的关系。



2. 开发了一系列宽带隙、高迁移率的小分子受体材料

  • 设计合成了具有A2-A1-D-A1-A2结构的宽带隙小分子受体材料(SFBRCN)。 该分子在水平方向上为线性结构,有利于分子更好的堆积,提高电子迁移率,另一方面,中心核单元侧链的三维结构在一定程度上抑制了分子的自聚集,这在分子设计层面上有效地解决了聚集和高电子迁移率间的矛盾,获得了突出的光伏器件性能10.26%, 这在当时是宽带隙小分子受体材料聚合物太阳能电池的最好效率。

  • 设计合成了以8-羟基喹啉铝为核心,苝二酰亚胺为臂的三维小分子受体材料(Alq3-PDI, Alq3-PDI2), 三维结构的存在可以有效避免苝二酰亚胺的过度自聚集现象,但这不可避免地降低了电子迁移率故而在器件优化上面,采用4, 4-联吡啶作为添加剂,通过氮-铝原子的配位作用又可以促进小分子受体材料的堆积,提高电子迁移率, 因此获得了9.54%的光伏器件性能, 该工作首次将氮-铝原子的配位作用引入到有机太阳能电池体系中以获得较高的光伏转换效率。

  • 设计合成了三苯基磷、三苯基磷氧、三苯基磷硫为核心,苝二酰亚胺为臂的三维小分子受体材料(TPP-PDI, TPO-PDI, TPS-PDI,) ,在器件优化上面,以含氟原子取代的PTTEA为给体材料, 4,4-联苯二酚为添加剂,由于O-H···F, O-H···O=P 的超分子相互作用,形成的分子锁效应不仅可以提高分子的结晶性和促进相分离的形成,而且也能够通过限制活性层中分子的移动来稳定相形貌,使器件在150小时后仍能维持初始效率的80%。其中,基于TPO-PDI的器件性能为11.01%, 成为苝二酰亚胺受体材料太阳能电池的最好记录。

奖励荣誉

2022.03获得四川省自然科学一等奖(排名第五)

专利成果

1. 张光军(5/5); 四川省自然科学一等奖, 四川省科技厅, 自然科学, 省部一等奖, 2022(彭强; 徐小鹏; 万嘉慧; 段玉伟; 张光军) (科研奖励)
2. 彭强; 张光军 ; 一类基于8-羟基喹啉铝为核心的苝二酰亚胺非富勒烯受体材料, 2021-09-14, 中国, CN201910166038.9 (专利)
3. 彭强; 李作佳; 张光军; 徐小鹏 ; 一种侧链含高电子迁移率芳杂环的醇/水溶性有机小分子阴极界面材料, 2020-05-26, 中国, CN201811017055.8 (专利)
4. 彭强; 武文林; 张光军; 徐小鹏 ; 一种宽带隙星型非富勒烯小分子受体的制备方法及其应用, 2020-03-03, 中国, CN201710878172.2 (专利)
 

研究方向

有机光电能源材料与器件