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主链含联吡啶的共轭聚合物及其钌配合物的合成与表征

作　者: 陈涛
导　师: 徐慎刚；曹少魁
学　校: 郑州大学
专　业: 材料学
关键词: 共轭聚合物 金属配合物 光伏材料 Wittig缩合聚合
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本论文根据聚合物太阳能电池对聚合物光伏材料的要求,综合聚合物太阳能电池和染料敏化太阳能电池的优点,设计合成了两个主链含金属（钌）配合物和空穴传输基团的共轭聚合物光伏材料。通过熔点、1H-NMR、瓜确定了所合成的单体和聚合物的化学结构、并用GPC、TG、UV-vis等方法对它们的相对分子量、热稳定性、光吸收等性能进行了表征。首先合成了一个双官能团含螯合配体联吡啶（bpy）的三苯基磷盐单体和两个双醛基单体,通过Wittig缩合聚合反应分别合成了两个含螯合配体联吡啶的共轭聚合物Pbpy-Ph和Pbpy-Cz,之后通过与Ru配合物反应分别合成了两个含Ru共轭聚合物Pbpy（Ru）-Ph和Pbpy（Ru）-Cz。这两个聚合物都能溶于DMF、THF及CHCl3等常见的极性溶剂。GPC表征结果表明:Pbpy-Ph和Pbpy-Cz的数均分子量分别为2.8×103和1.2×103,分子量分布分别为1.13和1.24。在氮气气氛下TGA表征表明:聚合物Pbpy-Ph、Pbpy（Ru）-Ph在5%失重率时的温度分别为371℃、251℃;Pbpy-Cz、Pbpy（Ru）-Cz在5%失重率时的温度分别为413℃、208℃。UV-vis光谱表明,聚合物Pbpy-Ph在415nm和305nm处有两个吸收峰,分别属于共轭主链和联吡啶的π-π*跃迁吸收,聚合物Pbpy-Cz的两个吸收峰位于373nm和300nm。与Ru配位后,Pbpy（Ru）-Ph和Pbpy（Ru）-cz都在585nm处出现一个新的吸收峰,这是聚合物中的金属-配体电荷转移（MLCT）d-π*跃迁吸收。荧光发射光谱显示,Pbpy-Ph和Pbpy（Ru）-Ph的最大发射波长都在549nm左右,Pbpy-Cz和Pbpy（Ru）-Cz的最大发射波长在440nm左右。但是,由于聚合物中存在有从共轭主链到金属配合物的电荷转移,使共轭主链发射的淬灭现象非常明显,导致含金属聚合物的发射强度比不含金属聚合物的低很多。另外,还设计了一个侧链含金属螯合配体的双醛基咔唑单体,由4-甲基-4’-羟甲基-2,2’-联吡啶和N-（6-溴己基）-3,6-二醛基咔唑通过Williamson醚化反应合成,并通过1H-NMR对各中间体的结构进行了表征。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章 文献综述  8-33
  1.1 太阳能电池概述  8-16
    1.1.1 太阳的辐射强度和太阳光谱  8-9
    1.1.2 太阳能电池的定义和工作原理  9-12
    1.1.3 太阳能电池的输出特性  12-14
    1.1.4 太阳能电池的分类  14-15
    1.1.5 太阳能电池的研究进展  15-16
  1.2 聚合物太阳能电池  16-29
    1.2.1 聚合物太阳能电池(PVCs)概述  16-17
    1.2.2 PVCs器件的构造及类型  17-21
    1.2.3 PVCs领域电子给体材料的研究现状  21-25
    1.2.4 PVCs领域电子受体材料的研究现状  25-29
  1.3 含金属聚合物光伏材料的研究现状  29-33
第二章 课题的研究思路和内容  33-37
  2.1 课题的研究思路  33-35
  2.2 课题的研究内容  35-36
  2.3 课题的创新点  36-37
第三章 原料试剂和仪器  37-42
  3.1 原料试剂及其精制  37-40
    3.1.1 原料与试剂  37-39
    3.1.2 试剂的纯化  39-40
  3.2 主要实验设备仪器  40
  3.3 主要分析仪器  40-42
第四章 单体小分子的合成与表征  42-53
  4.1 几种单体的合成  42-47
    4.1.1 合成路线  42-43
    4.1.2 合成步骤  43-47
  4.2 结果与讨论  47-52
    4.2.1 中间体及单体的核磁氢谱  47-51
    4.2.2 中间体的UV-vis谱图分析  51-52
  4.3 本章小结  52-53
第五章 主链含钉配合物的共辘聚合物的合成与表征  53-65
  5.1 含金属共轭聚合物的合成  53-55
    5.1.1 合成路线  53-54
    5.1.2 合成步骤  54-55
  5.2 结果与讨论  55-64
    5.2.1 溶解性  55-56
    5.2.2 聚合物的相对分子量  56
    5.2.3 聚合物的IR谱图分析  56-59
    5.2.4 聚合物的热重分析  59-60
    5.2.5 聚合物的UV-vis分析  60-62
    5.2.6 聚合物的PL分析  62-63
    5.2.7 聚合物的循环伏安特性  63-64
  5.3 本章小结  64-65
第六章 侧链含配体单体的设计合成与表征  65-70
  6.1 侧链含配体成分的咔哇单体的合成与表征  66-70
    6.1.1 合成路线  66
    6.1.2 合成步骤  66-68
    6.1.3 中间体的表征  68-69
    6.1.4 本章小结  69-70
结论  70-71
参考文献  71-79
致谢  79

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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） > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的化学性质
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