基于吡咯并吡咯二酮的小分子光伏材料的设计合成

【摘要】：相对于聚合物材料而言,有机小分子有显著的优点：分子结构明确、固定的分子量、溶解性好、容易分离纯化和较好的重复性,使其在体异质结(Bulk heterojunction, BHJ)有机太阳能电池中应用潜力更大。我们的研究工作就是以拓宽小分子化合物的吸收光谱、调控能级结构和提高光电转化效率为出发点。本论文将缺电子体毗咯并吡咯二酮(DPP)为主要结构单元,引入不同的给电子和吸电子基团,构建一系列不同D/A结构的小分子光伏材料,并深入研究分子结构与其吸收光谱和能级结构之间的关系。 本论文通过Pd(0)催化的Suzuki偶联和Still偶联反应,合成了四个线型化合物DPP-BT、DPP-TZ、TPA-DPP-3T和TPA-DPP-BDT和一个星型化合物S(TPA-DPP)。相应的目标化合物,通过NMR和Maldi-tof表征确认。 接下来,我们对所合成的五个化合物进行了紫外-可见光谱和电化学的表征。从它们的紫外-可见光谱可知,这五个化合物的吸收光谱范围都很宽,薄膜状态下的吸收光谱都比它们溶液的要明显红移且拓宽,这一现象说明在固体薄膜中,分之间相互作用较强。通过比较,我们发现在小分子三苯胺取代的DPP类小分子化合物(TPA-DPP)中引入三联噻吩(3T)和苯并二噻吩(BDT)后,不但最大吸收波长发生了很大的红移,而且HOMO能级明显降低,非常有利于改善其光伏性能。在缺电子的DPP中继续引入缺电子的苯并噻二唑(BT)和并二噻唑(TZ),吸收光谱也发生了明显红移。星型化合物S(TPA-DPP)与文献报道的化合物相比,上醛基以后吸收光谱明显红移,HOMO和LUMO能级明显降低。通过调整这类分子的结构,我们实现了对吸收光谱和能级结构(HOMO/LUMO)的有效调控。综合考虑它们的吸收光谱和能级结构,这些化合物在有机太阳能电池中会有很有的应用前景。 【关键词】：有机小分子 吡咯并吡咯二酮 太阳能电池 给体-受体
【学位授予单位】：杭州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ251.3
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-30
• 1.1 引言10-11
• 1.2 基于DPP的小分子有机场效应晶体管材料研究进展11-14
• 1.3 基于DPP的有机小分子光伏材料的研究进展14-28
• 1.3.1 富勒烯修饰的DPP小分子光伏材料14-18
• 1.3.2 线型的DPP小分子光伏材料18-26
• 1.3.3 星型的DPP小分子光伏材料26-28
• 1.4 本文立题思想28-30
• 2 基于DPP的线型和星型小分子光伏材料的设计合成30-57
• 2.1 化学试剂及其纯化31-33
• 2.1.1 化学试剂31-32
• 2.1.2 溶剂的纯化32-33
• 2.2 测试仪器33-34
• 2.3 关键中间体的合成与讨论34-44
• 2.3.1 关键中间体的合成路线34-35
• 2.3.2 关键中间体的合成步骤35-39
• 2.3.3 关键中间体的结构表征39-42
• 2.3.4 关键中间体的合成与讨论42-44
• 2.4 基于DPP的线型小分子光伏材料的合成与讨论44-54
• 2.4.1 基于DPP的线型小分子的合成路线45-47
• 2.4.2 基于DPP的线型小分子的合成步骤47-49
• 2.4.3 基于DPP的线型小分子的结构表征49-54
• 2.4.4 基于DPP的线型小分子的合成与讨论54
• 2.5 基于DPP的星型小分子光伏材料的合成与讨论54-57
• 2.5.1 基于DPP的星型小分子的合成路线54-55
• 2.5.2 基于DPP的星型小分子的合成步骤55
• 2.5.3 基于DPP的星型小分子的结构表征55-56
• 2.5.4 基于DPP的星型小分子的合成与讨论56-57
• 3 基于DPP的线型和星型小分子光伏材料的光电性能57-67
• 3.1 基于DPP的线型小分子光伏材料的光电性能57-62
• 3.1.1 基于DPP的线型小分子的UV-vis光谱57-59
• 3.1.2 基于DPP的线型小分子的电化学性能59-62
• 3.2 基于DPP的星型小分子的结果与讨论62-64
• 3.2.1 基于DPP的星型小分子的UV-vis光谱62-63
• 3.2.2 基于DPP的星型小分子的电化学性能63-64
• 3.3 小结64-67
• 4 全文总结67-69
• 参考文献69-79
• 附录(主要产物的谱图)79-85
• 研究成果85-87
• 作者简历87

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

2012年光伏材料市场年均增速高达43.6%    李峰;

美国科学家研制出体光伏材料    

光伏材料需求将长期两位数增长    

光伏材料与柔性基布粘结性能的初步探究    艾晨;武志云;

美国德雷克赛尔大学研制出体光伏材料    新型;

美科学家研制出体光伏材料    

有机噻吩类衍生物作为光伏材料的研究进展    陈卫星;张苏艳;邹敏;米巧艳;

美科学家研制出体光伏材料    

铜铟硒光伏材料的制备技术    武素梅;薛钰芝;周丽梅;

中科院化学所有机小分子光伏材料研究获进展    

以三苯胺为核、苯并噻二唑-7-(4-己基噻吩)为臂溶液可加工星型有机分子光伏材料的制备    张婧;杨溢;何畅;何有军;赵光金;李永舫;

聚合物光伏材料的设计合成与器件优化    田文晶;

第2章 光伏材料和器件    马晓光;何悦;窦亚楠;吴莹莹;陈力;赵亮亮;文世珍;李永志;徐楼;孔伟;肖娇;孔祥翔;

溅射沉积光伏材料-掺氮碳薄膜    丁正明;周之斌;崔容强;胡宏勋;孙铁囤;贺振宏;

聚合物太阳电池光伏材料和器件    李永舫;

超分子聚合物太阳电池光伏材料和器件    李永舫;

侧链含苯并噻二唑受体的芴-咔唑类窄带隙聚合物光伏材料的合成及其光伏性能研究    聂凯旋;王亚飞;何宇;邓先平;周欣;陈建华;陶强;刘煜;朱卫国;

基于三芳胺-喹噁啉的星状D4-A型有机小分子光伏材料的合成及其性能研究    阳品高;何宇;周欣;刘煜;蒋海港;谭华;朱卫国;

多节棍型聚合物光伏材料    李红娇;王金土;李维实;

基于IDT小分子光伏材料的合成与应用    白会涛;王逸凡;程沛;李永舫;朱道本;占肖卫;

河南亿盛年产5万吨光伏材料项目开工    记者 谢运和

光伏材料需求将长期两位数增长    王昕

首府力争建成全国最大的光伏材料产业基地    记者 宋向华

各国赛跑光伏材料市场    本报记者 徐岩

光伏材料公司力求变中智胜    王昕

晶龙光伏材料实验室获国家授牌    通讯员 段同刚　王丽英 记者 蔡计锁

2012年 光伏材料市场规模将达32亿美元    本报记者 李晓辉

总投资42亿元的碳化硅及光伏材料项目落户霍市    记者 伍华余

争做中国一流光伏材料服务商    本报记者 许长江　通讯员 李继洲

光伏材料加工与应用技术专业落户新余高专    记者 傅春保 通讯员 刘剑

可溶性含钌配合物和空穴传输基团聚酰亚胺光伏材料的合成与表征    王艳荣

多晶硅及碲化镉薄膜光伏材料关键制备技术的研究    罗翀

基于吡咯并吡咯二酮的小分子光伏材料的设计合成    冯海芬

窄带隙聚合物光伏材料的合成及其表征    刘波

两种含钌聚合物光伏材料的合成与表征    晋玉霞

“技”与“艺”的统一    刘飞

新型富勒烯受体光伏材料的合成及光伏性能研究    谢丽欣

基于均三嗪与DPP结构小分子光伏材料的合成与表征    徐超

D-A-D型有机小分子光伏材料的合成与性质    曾少航

具有D-A结构的有机聚合物光伏材料的合成及在光伏领域中的应用    李娜

石墨烯聚合物光伏材料的合成及新型阴极界面层材料在聚合物光伏器件中的应用研究    陈宇

基于吡啶并噻二唑的聚合物光伏材料的合成及性能研究    康怀银