含8-羥基喹啉/苯并咪唑聚合金屬配合物的合成及光伏性能研究

【摘要】： 染料敏化太陽能電池(DSSCs)以其理論轉(zhuǎn)化率較高,制備工藝簡單,成本低等優(yōu)勢,成為了廣大科研工作者的一個研究熱點。聚合金屬配合物由于其結(jié)構(gòu)特點,以其作為染料應(yīng)用于染料敏化太陽能電池有著廣泛的發(fā)展前景。首先,聚合金屬配合物可以擴大配體的π共軛結(jié)構(gòu),改善電子和空穴的傳輸能力;其次,在與金屬配位后,通過配位鍵和d-π反饋π鍵,可調(diào)控內(nèi)部的電子傳輸性能和能隙寬度,有助于提高光電轉(zhuǎn)換效率。在此設(shè)計思想的指導(dǎo)下,本文以芴、噻吩、8-羥基喹啉、[2-(2′-吡啶基)苯并咪唑、1,10-鄰菲咯啉以及金屬Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)為原料,合成了系列新穎的聚合金屬配合物,通過一系列測試手段表征了聚合金屬配合物的結(jié)構(gòu),并且以這兩種聚合金屬配合物作為染料制備了染料敏化太陽能電池,測試了其光電轉(zhuǎn)換效率。主要研究內(nèi)容如下: 1.以3-甲基噻吩、8-羥基喹啉為原料,設(shè)計合成了含噻吩的新型配體2,5-二溴-3-[2-8-羥基喹啉-乙烯基]噻吩(D8QPT)。分別將配體(D8QPT)和1,10-鄰菲咯啉與金屬Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)反應(yīng),得到了含金屬的聚合單體(D8QTP-Zn、D8QTP-Cd)。將D8QTP-Zn、D8QTP-Cd與2,7-二溴-9,9-二辛基芴聚合,合成了新穎的支鏈型聚合金屬配合物PFT-Zn和PFT-Cd。通過核磁、元素分析、紅外光譜表征了聚合物的結(jié)構(gòu);通過紫外吸收、熒光、TGA、GPC、DSC、循環(huán)伏安法等方法系統(tǒng)研究了這些聚合金屬配合物的光電性能。結(jié)果顯示,該材料有著良好的熱穩(wěn)定性和較低的電子能隙。以PFT-Zn和PFT-Cd為染料制備染料敏化電池,測得其光電轉(zhuǎn)換效率分別為3.01%和3.37%。 2.以3-甲基噻吩、[2-(2′-吡啶基)]苯并咪唑為原料,設(shè)計合成了新型配體[2-(2′-吡啶基)苯并咪唑基]-3-甲基噻吩(Bmtp)。將配體Bmtp和Zn(Ⅱ)反應(yīng),合成了新穎的主鏈型聚合金屬配合物Bmtp-Zn,通過核磁、元素分析、紅外光譜表征了聚合物的結(jié)構(gòu);通過紫外吸收、熒光、TGA、GPC、DSC、循環(huán)伏安法等各種手段研究了材料的光電性能。以Bmtp-Zn為染料制備染料敏化電池,測得其光電轉(zhuǎn)換效率為1.88%。 【關(guān)鍵詞】：聚合金屬配合物 有機染料 染料敏化太陽能電池 光電轉(zhuǎn)換效率
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：O634
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 綜述9-27
• 1.1 太陽能電池的研究現(xiàn)狀9-15
• 1.1.1 太陽能電池及其工作原理9-11
• 1.1.2 太陽能電池的性能參數(shù)11-12
• 1.1.3 太陽能電池的進展與分類12-15
• 1.2 染料敏化太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)與工作原理15-16
• 1.2.2 影響染料敏化太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的因素16-17
• 1.2.3 敏化染料在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用17-18
• 1.3 有機聚合物太陽能電池材料簡介18-21
• 1.3.1 電子給體材料18-20
• 1.3.2 電子受體材料20-21
• 1.4 聚合金屬配合物的研究進展與應(yīng)用21-25
• 1.4.1 Schiff 堿聚合金屬配合物23
• 1.4.2 各種大環(huán)聚合金屬配合物23-25
• 1.5 本文研究的內(nèi)容和意義25-27
• 第2章 含8-羥基喹啉聚合金屬配合物的合成與光伏性能測試27-50
• 2.1 實驗藥品27
• 2.2 實驗儀器與測試條件27-28
• 2.3 研究簡介28
• 2.4 實驗部分28-32
• 2.4.1 合成路線圖28-29
• 2.4.2 聚合金屬配合物的合成29-32
• 2.5 結(jié)果與討論32-49
• 2.5.1 中間產(chǎn)物的合成與表征32-38
• 2.5.2 聚合金屬配合物的合成與表征38-45
• 2.5.3 聚合金屬配合物產(chǎn)物的光伏性能測試45-49
• 2.6 本章小結(jié)49-50
• 第3章 含2-(2′-吡啶基)苯并咪唑聚合金屬配合物的合成與光伏性能測試50-61
• 3.1 實驗藥品50
• 3.2 實驗儀器與測試條件50-51
• 3.3 研究簡介51
• 3.4 實驗部分51-53
• 3.4.1 合成路線圖51-52
• 3.4.2 聚合金屬配合物的合成52-53
• 3.5 結(jié)果與討論53-60
• 3.5.1 中間產(chǎn)物的合成與表征53-55
• 3.5.2 聚合金屬配合物的合成與表征55-56
• 3.5.3 聚合金屬配合物的光伏性能測試56-60
• 3.6 小結(jié)60-61
• 第4章 結(jié)論與展望61-62
• 參考文獻62-67
• 致謝67-68
• 個人簡歷、攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68

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