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新型聚苯撑乙烯的设计、合成与性能

作　者: 赵丽凤
导　师: 李盛彪
学　校: 华中师范大学
专　业: 有机化学
关键词: 聚苯撑乙烯(PPVs) 共轭聚合物 有机合成 Gilch反应 Wittig反应 太阳能电池
分类号: O632
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


有机光伏薄膜电池在近年来受到了广泛的关注。本文简单的介绍了有机光伏薄膜电池的发展、原理、器件、材料以及发展瓶颈。由于聚苯撑乙烯衍生物（PPVs）材料有商业化前景的光电材料,本论文的总体目标为设计合成可溶、高效、稳定的新型PPV型聚合物有机光电材料并探讨其光电性能。具体研究内容如下:1.设计了两个主链含苯环和噻吩的聚合物（P1、P2）。结构上引入硝基、氰基,聚合以Wittig反应进行。但是在合成过程中并未得到理想的聚合物,只得到一些合成中间单体。2.本文中聚合物P3-P5是均四苄溴与2-甲氧基-5-（2’-乙基己氧基）-1,4-二氯甲苯的共聚物,两者投料的摩尔比分别为x:y=1:2;1:4;1:6。聚合物的结构得到1H-NMR和元素分析结果的确证。通过热重分析（TGA）可知,三种PPV的热分解温度比较高,分别为371.7、386.6和391.8℃。P3-P5氯仿溶液的最大紫外吸收波长分别为501、501和507 nm,固态薄膜的最大紫外吸收分别为527、527和544 nm,固态紫外吸收比液态紫外吸收分别红移26、26和37 nm。P3、P4和P5氯仿溶液的最大荧光发射波长均为560、560和566 nm,固态薄膜荧光发射波长分别为572、600和593 nm,固态薄膜荧光发射波长比液态分别红移12、40和27 nm。所合成的聚合物具有明显荧光特征,适合于光电材料的要求。3.本文合成了一类超支化核中含硝基的聚苯撑乙烯P6-P8,并对其性能进行了表征。通过热重分析（TGA）可知,三种PPV的热分解温度较高。P6-P8在极稀的氯仿溶液的最大紫外吸收波长分别为474、486和498nm,固态薄膜的最大紫外吸收分别为495、525和536 nm,P6-P8固态紫外吸收比液态紫外吸收分别红移21、39和38 nm。P6-P8氯仿溶液的最大荧光发射波长均为536、537和565 nm,固态薄膜荧光发射波长分别为550、566和586 nm,固态薄膜荧光发射波长比液态分别红移14、29和21 nm。这类聚合物的吸收范围很宽,能隙较窄,适合于太阳能电池对活性层的要求。4.本文合成了一个非超支化核中含硝基的聚苯撑乙烯P9,并对其性能进行了表征。通过热重分析（TGA）可知,该聚合物的热分解温度为337.1℃。P9氯仿溶液的最大紫外吸收波长488 nm,固态薄膜的最大紫外吸收分别为503 nm,固态紫外吸收比液态紫外吸收分别红移15 nm。P9氯仿溶液的最大荧光发射波长为561 nm,固态薄膜最大荧光发射波长为603 nm,固态薄膜荧光发射波长比液态红移42 nm。这种材料适合于光电材料的要求。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-8
本论文主要创新点  8-9
目录  9-11
第一章 聚合物薄膜电池研究进展  11-28
  1、引言  11-12
  2、有机光伏薄膜电池器件与基本原理  12-13
    2.1 光伏过程的基本原理  12
    2.2 聚合物薄膜电池的性能参数  12-13
    2.3 聚合物薄膜太阳能电池结构  13
  3、有机聚合物薄膜电池中的活性材料  13-20
    3.1 电子给体材料  14-16
      3.1.1 聚苯撑乙烯撑类(PPVs)  14
      3.1.2 聚噻吩类(PThs)  14
      3.1.3 聚芴  14-15
      3.1.4 聚苯胺  15
      3.1.5 低能带隙聚合物  15-16
    3.2 电子受体材料  16-18
      3.2.1 有机小分子受体  16-17
      3.2.2 聚合物受体材料  17-18
      3.2.3 纳米受体材料  18
    3.3 复合/共混改性材料  18-19
    3.4 有机半导体材料的发展趋势  19-20
  4、有机聚合物薄膜电池的发展瓶颈  20-21
    4.1 效率问题  20-21
    4.2 寿命问题(稳定性问题)  21
  5、有机电池的前景展望  21-22
  参考文献  22-28
第二章 本课题中聚合物的设计思路  28-30
第三章 主链含噻吩片段的聚苯撑乙烯的合成与性能  30-41
  1 实验  30-37
    1.1 仪器与试剂  30-32
    1.2 合成  32-37
      1.2.1 聚合物P_1的合成  32-35
      1.2.2 聚合物P_2的合成  35-37
  2 结果与讨论  37-38
    2.1 P_1结果分析与讨论  37
    2.2 P_2结果分析与讨论  37-38
  3 总结  38-39
  参考文献  39-41
第四章 含超支化结构的聚合物的合成与性能  41-51
  1 实验  41-44
    1.1 仪器与试剂  41-43
    1.2 合成  43-44
  2. 结果与讨论  44-48
    2.1 表征  44-45
    2.2 热性能  45-47
    2.3 荧光性质  47-48
    2.4 电化学性质  48
  3 总结  48-50
  参考文献  50-51
第五章 含硝基的超支化聚苯撑乙烯的合成与性能  51-62
  1 实验  51-55
    1.1 仪器与试剂  51-53
    1.2 合成  53-55
  2. 结果与讨论  55-61
    2.1 表征  55-56
    2.2 热性能  56-57
    2.3 电化学性质  57-58
    2.4 荧光性质  58-61
  参考文献  61-62
攻读硕士期间科研成果体现情况  62-63
附录  63-68
致谢  68

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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） > 碳链聚合物
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