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聚合物基功能性材料的制备与性能

作　者: 张振
导　师: 朱以华
学　校: 华东理工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 阿奇霉素静电自组装聚电解质聚合物微胶囊低带隙共轭聚合物太阳能电池低聚物
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本论文的第一部分主要研究了通过层层静电自组装制备阿奇霉素聚合物微胶囊和其溶出性能。首先利用层层静电自组装技术在二氧化硅微球上逐层吸附多次聚丙烯胺盐酸盐和聚磺酸苯乙烯的钠盐,制备出二氧化硅/聚电解质聚合物微胶囊复合微球。除去复合微球中二氧化硅,就得到了空腔聚电解质聚合物微胶囊。最后利用阿奇霉素不溶水而溶于乙醇的性质,将制备的中空聚电解质聚合物微胶囊分散在阿奇霉素的乙醇溶液中,离心后再加入到水中,阿奇霉素在聚合物微胶囊上形成沉淀,从而制备出阿奇霉素药物聚合物微胶囊。然后对制备的阿奇霉素药物聚合物微胶囊与阿奇霉素原料药进行了形貌、红外和XRD分析,所制备的AZM药物聚合物微胶囊与AZM原料药相比,化学成分和化学结构没有发生变化,药物粒径明显减小,结晶性降低。然后又分别对两者进行了溶出性能对比,分别测定了阿奇霉素原料药和阿奇霉素药物聚合物微胶囊在pH为6.0和和模拟胃酸条件下pH为2.0时的溶解速率,结果表明在pH=6.0和pH=2.0时阿奇霉素药物聚合物微胶囊比阿奇霉素原料药的溶出性能都有了明显改善。本论文的第二部分主要研究了聚合物太阳能电池中低带共轭聚合物的合成。共轭聚合物的设计和合成是影响聚合物太阳能电池效率的关键因素,为了吸收尽可能多的太阳能,我们要非常精巧的设计共轭聚合物的带隙以及HOMO和LUMO能级。可以通过将多电子部分和缺电子部分共聚形成供体-受体(donor-acceptor, D-A)结构来降低聚合物的带隙。异靛蓝(异靛)是一个非常有趣的对称结构,在分子链中是缺电子部分。我们首先合成了带有不同结构烷基链的异靛单体,然后创新性地将这些异靛单体作为缺电子的受体与其它多电子的供体共聚,合成了一系列异靛类供体-受体(donor-acceptor, D-A)结构低带隙共轭聚合物,最后将这些异靛类聚合物作为活性层应用到聚合物太阳能电池中。目前基于不同的烷基链结构的异靛单体,合成了7个有效的聚合物。并对这些聚合物的分子量,光学性能和电化学性能进行了测量,结果表明这7种聚合物大部分都有比较合适的分子量范围,比较好的紫外可见光吸收,和比较低的光学以及电化学带隙。随后表征了这些异靛类聚合物太阳能电池的电流-电压(current-voltage, CV)性能,为了得到最好的电池性能,分析了影响电池器件效率的主要因素,包括聚合物的溶解性和电荷迁移率,受体富勒烯衍生物,聚合物与富勒烯衍生物的质量比,聚合物与富勒烯衍生物受体的混合性和旋涂时的转速等,并对这些物理条件进行了优化,结果表明优化后这7种聚合物的效率普遍较高,然后又分析了聚合物结构对聚合物太阳能电池器件的影响,目前,7种聚合物中P6聚合物的太阳能电池最高能量转化效率(power conversion efficiency, PCE)达到了6.3%,处于世界前列。到目前为止小分子有机太阳能电池的最高能量转化效率都低于它们对应聚合物的太阳能电池。然而,在基于溶液处理的块状异质结太阳能电池中,小分子也有一些独特优势。小分子易于合成,可再制备和重复性强,容易官能团化和容易提纯。低聚物是介于单体和聚合物之间非常有趣的结构。通过研究低聚物的性能,可以发现一些规律。在论文的第二部分,基于噻吩和喹喔啉我们利用一锅法首先合成Q系列的低聚物。为了移去溴侧基并研究烷基的影响,在Q系列低聚物的基础上合成了T和R系列的低聚物。对与T和R系列低聚物,当重复单元增加时,共轭长度也会增加,产生更窄的带隙。

聚合物基功能性材料的制备与性能

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