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含钌金属配合物共轭聚合物光伏材料的合成与表征

作　者: 朱慧娥
导　师: 曹少魁
学　校: 郑州大学
专　业: 材料学
关键词: 染料敏化剂 共轭聚合物 光伏材料 Knoevenagel反应
分类号: O634
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本论文基于将染料敏化剂与共轭聚合物结合起来的合成设计思路,制备了两个系列的新型含钉金属聚合物光伏材料,分别是主链含联吡啶配体的聚合物PBT和PBP及其相应的金属配位产物PBTRu和PBPRu,以及柔性挂接2-(2-吡啶)-苯并咪唑配体的咔唑基聚合物PCP和PCC及其金属配位产物PCPRu和PCCRu。然后,通过IR、GPC、TG、UV-vis等测试方法对上述聚合物的结构、相对分子量、热性能以及光学性能等进行了分析表征。首先,利用Homer-Wadsworth-Emmons聚合反应合成了聚合物PBT和PBP,然后对上述聚合物进行金属配位反应得到了含金属的PBTRu和PBPRu。四种聚合物均具有较好的溶解性,保证了其良好的成膜性能；此外,分析UV-vis谱图发现,聚合物PBTRu和PBPRu较PBT和PBP的吸收峰发生了红移,而且分别在500nm和583nm出现了新的吸收峰,这是由金属-配体电荷转移(MLCT)引起的。聚合物PCP和PCC分别通过Wittig聚合反应和Knoevenagel聚合反应合成得到,然后通过金属配位反应,得到了含金属聚合物PCPRu和PCCRu。该类共轭聚合物的特点是将金属配体以柔性链段挂接到共轭主链上,从而,消除金属对主链共轭通路的影响,同时又能利用金属染料的强吸光能力。UV-vis光谱分析表明,引入金属染料后,聚合物的光学性能得到了极大地改善,分别在587.0nm和586.5nm出现了新的吸收峰,而且,两者的边缘吸收延伸到近红外区。此外,TG结果表明,含腈基聚合物PCC的热稳定性较PCP好,这是由于腈基的引入增大了高分子之间的相互作用力。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 引言  9-25
  1.1  9-20
    1.1.1 对苯撑乙烯基聚合物(PPVs)  10-13
    1.1.2 噻吩基聚合物  13-16
    1.1.3 含苯并噻唑聚合物  16-18
    1.1.4 咔唑基聚合物(PCzs)  18-20
  1.2 染料敏化太阳能电池中染料的研究进展  20-25
    1.2.1 钌金属配合物染料  21-24
    1.2.2 其它金属配合物染料  24-25
2 课题的提出及实施方案  25-29
  2.1 课题的提出  25
  2.2 课题的研究内容  25-27
  2.3 课题的创新点  27-29
3 原料试剂和仪器  29-33
  3.1 原料试剂及其精制提纯  29-31
    3.1.1 原料试剂  29-30
    3.1.2 试剂的精制  30-31
  3.2 主要设备及仪器  31
  3.3 主要分析仪器  31-33
4 主链含钌配合物共轭聚合物的合成与表征  33-47
  4.1 单体以及聚合物的合成  33-38
    4.1.1 合成路线  33-34
    4.1.2 合成步骤  34-38
  4.2 结果与讨论  38-46
    4.2.1 单体以及相关化合物的~1H-NMR谱图分析  38-42
    4.2.2 聚合物的IR结构表征  42-43
    4.2.3 聚合物的溶解性  43
    4.2.4 聚合物的相对分子量  43-44
    4.2.5 聚合物的光学性能  44-45
    4.2.6 聚合物的热性能  45-46
  4.3 本章小结  46-47
5 柔性挂接钌金属配合物的咔唑基聚合物的合成与表征  47-61
  5.1 单体以及聚合物的合成  47-51
    5.1.1 合成路线  47-48
    5.1.2 合成步骤  48-51
  5.2 结果与讨论  51-60
    5.2.1 单体以及相关化合物的~1H-NMR谱图分析  51-54
    5.2.2 单体M4的IR谱图分析  54
    5.2.3 单体M4的溶解性  54-55
    5.2.4 单体M4的UV-vis谱图分析  55
    5.2.5 聚合物的IR谱图分析  55-57
    5.2.6 聚合物的溶解性  57
    5.2.7 聚合物的相对分子量  57-58
    5.2.8 聚合物的UV-vis谱图分析  58-59
    5.2.9 聚合物的热性能  59-60
  5.3 本章小结  60-61
结论  61-62
Reference  62-68
致谢  68-69
个人简历  69

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 元素有机聚合物
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