含苝酰亚胺聚合物光伏材料的合成与表征

【摘要】： 本论文的工作旨在把苝酰亚胺优异的热稳定性、化学特性和光电特性与聚合物材料的可加工性及柔韧性相结合，制备主链中含有苝酰亚胺结构的聚合物光伏材料。 首先，从分子设计出发，通过对苝四甲酸二酐的功能化，合成了一个带有双醛基的苝酰亚胺单体PLCO和一个苝环上带有氮杂六元环的苝四甲酸二酐单体PePD。并参考文献，合成了一些其它咔唑和叶立德盐等单体。 其次，利用PLCO和对乙腈基苯进行Knoevenagel缩合反应，合成了聚合物PCN；利用PLCO、双醛基咔唑分别与对联苯叶立德盐进行Wittig缩合反应，合成了聚合物PPOW和PBC；利用PePD、苝四甲酸二酐、含氟二酐与十二碳二元胺在高温下进行缩聚反应，制备了三个含花酰亚胺的聚酰亚胺B12B、B12和B126F。 最后，用~1H-NMR、FT-IR、GPC、TG、UV-vis和循环伏安等手段对上述单体和聚合物进行了表征。单体和聚合物的成功合成得到了FT-IR、~1H-NMR分析的验证；热重分析结果表明，聚合物具有良好的热稳定性；UV-vis结果显示，PCN、PPOW和PBC在450nm-600nm有很强的吸收，能带隙为2.0eV左右；B12和B126F在600nm-850nm，B12B在400nm-850nm之间有很强的吸收，几乎覆盖整个可见光区，能带隙为1.50eV；循环伏安数据表明聚合物PCN、PPOW和PBC在-0.50V左右出现了一对可逆的氧化还原峰，其LUMO值分别为-4.26eV、-4.24eV和-4.23eV，聚合物B126F在-0.55V左右出现了一对可逆的氧化还原峰，其LUMO值分别为-4.16eV，说明聚合物PCN、PPOW、PBC和B126F为优良的N型半导体材料。 此外，所合成的上述聚合物在常用有机溶剂中具有良好的溶解性，这对于进一步的聚合物太阳能电池器件的制备极为重要。 【关键词】：苝酰亚胺 光伏材料 光吸收材料 N-型半导体
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TQ316.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 文献综述7-22
• 1.1 太阳能电池的工作原理7-9
• 1.2 太阳能电池的分类9-12
• 1.2.1 按照材料分类9-10
• 1.2.2 按照结构分类10-12
• 1.3 聚合物太阳能电池12-14
• 1.4 苝酰亚胺类在有机光电领域的应用14-20
• 1.4.1 苝类衍生物在有机光电导体的应用14-15
• 1.4.2 苝类衍生物的在OLED中应用15-16
• 1.4.3 苝类衍生物的太阳能电池中的应用16-19
• 1.4.4 苝类衍生物在有机光电领域的其它应用19-20
• 1.5 苝类衍生物的功能化20-22
• 第二章 课题的研究目的、内容和创新22-25
• 第一节 课题的研究目的22-23
• 第二节 课题的研究内容23-24
• 第三节 课题的特色和创新之处24-25
• 第三章 化学试剂和仪器25-29
• 第一节 化学试剂25-27
• 第二节 实验仪器27-28
• 第三节 分析仪器28-29
• 第四章 含苝酰亚胺聚合物PCN、PPOW和PBC的合成与表征29-53
• 4.1 引言29-30
• 4.2 实验部分30-37
• 4.2.1 双醛基苝酰亚胺单体PLCO的合成30-32
• 4.2.2 双醛基咔唑的合成32-33
• 4.2.3 联苯叶立德盐的合成33-34
• 4.2.4 聚合物PCN的合成34-35
• 4.2.5 聚合物PPOW的合成35-36
• 4.2.6 聚合物PBC的合成36-37
• 4.3 结果与讨论37-51
• 4.3.1 单体PLCO的溶解性37-38
• 4.3.2 单体PLCO的核磁38-39
• 4.3.3 单体PLCO的红外光谱分析39-40
• 4.3.4 单体PLCO的UV-vis光谱40-41
• 4.3.5 聚合物PCN、PPOW和PBC的溶解性41-42
• 4.3.6 聚合物PCN、PPOW和PBC的核磁42-44
• 4.3.7 聚合物PPOW和PBC的红外光谱分析44
• 4.3.8 聚合物PCN、PBC和PPOW的分子量44-45
• 4.3.9 聚合物PCN、PPOW和PBC的UV-vis光谱45-48
• 4.3.10 聚合物PCN、PPOW和PBC的循环伏安特性48-51
• 4.3.11 聚合物PCN、PPOW和PBC的热重分析51
• 4.4 本章小结51-53
• 第五章 苝酰亚胺聚合物B12B、B12和B126F的合成与表征53-69
• 5.1 引言53-54
• 5.2 实验部分54-58
• 5.2.1 苝四甲酸二酐单体PePD的合成54-56
• 5.2.2 聚合物B12B的合成56
• 5.2.3 聚合物B12的合成56-57
• 5.2.4 聚合物B126F的合成57-58
• 5.3 结果与讨论58-68
• 5.3.1 单体PePD的溶解性58-59
• 5.3.2 单体PePD的核磁59
• 5.3.3 单体PePD的红外光谱分析59-60
• 5.3.4 单体PePD的UV-vis光谱60-61
• 5.3.5 聚合物B12B、B12和B126F的溶解性61-62
• 5.3.6 聚合物B126F的核磁62
• 5.3.7 聚合物B12B、B12和B126F的红外光谱分析62-63
• 5.3.8 聚合物B12B、B12和B126F的分子量63-64
• 5.3.9 聚合物B12B、B12和B126F的UV-vis光谱64-66
• 5.3.10 聚合物B126F的循环伏安特性66-67
• 5.3.11 聚合物B12B、B12和B126的热重分析67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第六章 结论69-70
• 参考文献70-76
• 致谢76

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