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规整性3-取代聚噻吩电子给体的制备及特性探讨

作　者: 周春燕
导　师: 颜鲁婷
学　校: 北京交通大学
专　业: 化学工程
关键词: 聚合物太阳能电池聚烷基噻吩聚酯基噻吩共聚物
分类号: O633.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

聚噻吩类导电聚合物是目前聚合物太阳能电池领域的研究热点,如何提高共轭聚合物的吸收光谱和载流子中空穴的迁移率是影响聚合太阳能电池光电转换效率提高的一个关键因素。另外,提高聚合物在空气中的稳定性也是一个必要的考虑因素。介于以上因素,本论文从聚合物材料的化学结构角度进行设计,通过3位取代的聚噻吩侧链官能基团的调整提高聚合物在空气中的稳定性,并通过复合相的带隙、制备方法的调控提高光谱响应范围,进而增强材料在聚合物太阳能电池中的应用。1、通过与格氏试剂交换的方法合成了区域规整的聚(3-己基噻吩),核磁共振图显示了该聚合物具有100%的HT-HT结构,这种规整的HT-HT结构使聚合物具有良好的稳定性,吸收光谱较规整度不高的材料有一定的红移。2、为了向侧链引入酯基,在零下40℃的低温保护下,成功的合成了侧链含有酯基的聚3-辛基酯噻吩。该聚合物也表现出良好的HT-HT结构和热稳定性,由于引入的酯基是吸电子基团,从而很好的降低了材料的HOMO能级。3、基于上述聚烷基噻吩和聚酯基噻吩的合成基础,为了进一步提高材料的稳定性,降低材料的禁带宽度,使用Pd(PPh3)4催化的Stille偶联反应,合成了具有AB结构的噻吩嵌段共聚物——聚(3-辛基酯噻吩-噻吩)共聚物,热重、紫外—可见等测试分析,聚合物有较好地稳定性,且带隙有所降低。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-20
  1.1 引言  11
  1.2 聚合物太阳能电池的原理  11-14
    1.2.1 给体/受体双层结构的聚合物太阳能电池  12-13
    1.2.2 本体异质结聚合物太阳能电池  13-14
  1.3 聚合物太阳能电池效率影响因素  14-17
    1.3.1 激发层的吸收光谱与太阳光谱响应范围不匹配  14-15
    1.3.2 载流子迁移率的影响  15-16
    1.3.3 电极界面与材料的影响  16-17
  1.4 聚合物太阳能电池的稳定性  17-18
    1.4.1 聚合物的化学结构  17-18
    1.4.2 薄膜的形貌  18
  1.5 本论文的设计思路  18-20
2 烷基噻吩聚合物的合成与性能研究  20-36
  2.1 引言  20-21
  2.2 聚烷基噻吩的合成方法  21-26
    2.2.1 化学氧化法  21-22
    2.2.2 McCullough方法  22-23
    2.2.3 GRIM法  23
    2.2.4 Reike方法  23-24
    2.2.5 Stille和Suzuki偶联反应  24-25
    2.2.6 Ni(0)催化脱卤素法  25-26
  2.3 实验部分  26-28
    2.3.1 原料与试剂  26
    2.3.2 仪器与设备  26-27
    2.3.3 聚合物合成  27-28
  2.4 聚合物的表征与测试  28-36
    2.4.1 核磁共振表征  28-30
    2.4.2 傅立叶变换红外光谱测量(FT-IR)  30-31
    2.4.3 分子量及分子量分布  31-32
    2.4.4 热失重分析(TGA)  32-33
    2.4.5 电化学循环伏安测量  33-34
    2.4.6 紫外-可见吸收光谱的测量  34-36
3 酯基噻吩聚合物的合成与性能研究  36-59
  3.1 引言  36-37
  3.2 酯基聚噻吩的合成方法  37-40
    3.2.1 Ullmann偶联  37-38
    3.2.2 Stille偶联  38-39
    3.2.3 改进的GRIM方法  39-40
  3.3 实验部分  40-44
    3.3.1 原料与试剂  40-41
    3.3.2 仪器与设备  41
    3.3.3 单体的合成  41-43
    3.3.4 聚合物的合成  43-44
  3.4 酯基噻吩的表征与测试  44-59
    3.4.1 核磁共振表征  44-49
    3.4.2 傅立叶变换红外光谱测量(FT-IR)  49-51
    3.4.3 分子量及分子量分布  51-53
    3.4.4 热失重曲线(TGA)  53-56
    3.4.5 电化学循环伏安测量  56-57
    3.4.6 紫外-可见吸收光谱的测量  57-59
4 结论  59-60
参考文献  60-66
作者简历  66-68
学位论文数据集  68

规整性3-取代聚噻吩电子给体的制备及特性探讨

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