主链上含Pt（Ⅱ）的聚合物太阳能电池材料的设计，合成与性能研究

【摘要】：近年来,金属聚合物(聚铂炔)由于独特的结构与富磷光性质吸引了越来越多的关注。为了进一步了解金属聚合物在太阳能电池材料中的应用,论文通过构筑D-A型主链的方式降低聚合物的带隙,利用噻吩单元调控聚合物的电子性能,采用Sonogashira型聚合方法合成了一系列的主链上含有金属的聚合物太阳能电池材料,并研究了这些材料的结构,热稳定性,光物理与电化学性能。具体内容如下： 1.设计,合成与表征了一系列的以花二酰亚胺结构为基的主链含金属Pt共轭聚合物材料(PPBI-yl-Pt, PTIPBI-yl-Pt, PT2PBI-yl-Pt)。这类材料具有良好的热稳定性,光物理性能与有机溶解性能。光谱吸收与电化学测试显示聚合物具有约1.73-1.42eV和1.82-1.73带隙。在三种聚合物中的UV-Vis光谱测试中,加入噻吩单元的聚合物显示出更宽的光响应范围和吸收光谱的红移,其中聚合物PTIPBI-yl-Pt显示出最大的吸收峰红移值。这类材料可作为一种溶液加工,宽吸收的新型聚合物电子受体材料。 2.设计,合成与表征了两类分别以苯并噻二唑和芴酮为核的窄带隙金属聚合物。TG, DSC测试表明这类聚合物具有良好的热稳定性。论文重点研究了引入不同烷基长度的噻吩环对金属共轭聚合物性能的影响：(1)对于苯并噻二唑基金属聚合物,光谱和电化学测试表明,侧链烷基的引入导致苯并噻二唑基金属聚合物带隙HOMO和LUMO能级下降,烷基的增长对聚合物的带隙影响不明显。(2)对于芴酮基金属聚合物,光谱和电化学测试表明,侧链烷基的引入使聚合物的HOMO, LUMO能级下降,同时带隙也变窄了。论文的工作证实了烷基对聚合物材料的光学,电子性能较明显的影响。 3.设计,合成与表征了一种含有苯并噻二唑和环戊二烯二噻吩单元的新型窄带隙金属聚合物电子给体材料。聚合物薄膜的UV-Vis光谱吸收峰为428,653nm,光谱响应区域拓展到800nm,通过聚合物薄膜的吸收光谱边带得出该聚合物具有带隙约为1.6 eV。这些结果说明这类聚合物材料是一种很好的近红外吸光材料。 【关键词】：金属聚合物 太阳能电池 合成与性能
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 文献综述8-26
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 聚合物太阳能电池原理与结构10-12
• 1.3 能带工程与策略12-14
• 1.4 聚合物材料14-20
• 1.5 课题设计思想与论文结构20-21
• 参考文献21-26
• 第2章 主链上含金属Pt的新型宽吸收聚合物电子受体的材料的合成与表征26-50
• 2.1 引言26-27
• 2.2 实验部分27-39
• 2.2.1 仪器和试剂27-30
• 2.2.2 单体和聚合物的合成30-39
• 2.3 结果与讨论39-47
• 2.3.1 聚合物结构表征39-40
• 2.3.2 聚合物的热性能40-42
• 2.3.3 聚合物的紫外-可见吸收及光致发光光谱性能42-45
• 2.3.4 电化学测试及分析45-47
• 2.4 本章小节47-48
• 参考文献48-50
• 第3章 主链上含苯并噻二唑、芴酮单元的金属有机聚合物的合成与表征50-90
• 3.1 引言50-51
• 3.2 实验部分51-69
• 3.2.1 仪器和试剂51-54
• 3.2.2 单体和聚合物的合成54-69
• 3.3 苯并噻二唑基金属聚合物的结果与讨论69-79
• 3.3.1 苯并噻二唑基金属聚合物结构与表征69-71
• 3.3.2 聚合物的热性能71-73
• 3.3.3 聚合物的紫外-可见吸收及光致发光光谱性能73-76
• 3.3.4 电化学测试及分析76-79
• 3.4 芴酮基金属聚合物的结果与讨论79-88
• 3.4.1 芴酮基金属聚合物结构与表征79-80
• 3.4.2 聚合物的热性能80-82
• 3.4.3 聚合物的紫外-可见吸收及光致发光光谱性能82-85
• 3.4.4 电化学测试及分析85-88
• 3.5 本章小节88-89
• 参考文献89-90
• 第4章 主链含环戊二烯二噻吩和苯并噻二唑单元的新型窄带隙金属聚合物电子给体材料的合成与表征90-106
• 4.1 引言90-91
• 4.2 实验部分91-98
• 4.2.1 仪器和试剂91-94
• 4.2.2 单体和聚合物的合成94-98
• 4.3 结果与讨论98-102
• 4.3.1 单体和聚合物结构98-99
• 4.3.2 聚合物的热性能99
• 4.3.3 聚合物的紫外-可见吸收及光致发光光谱性能99-102
• 4.4 本章小节102-103
• 参考文献103-106
• 总结与展望106-108
• 致谢108-109
• 个人简历109

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