含苝酰亞胺聚合物光伏材料的合成與表征

【摘要】： 本論文的工作旨在把苝酰亞胺優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、化學(xué)特性和光電特性與聚合物材料的可加工性及柔韌性相結(jié)合，制備主鏈中含有苝酰亞胺結(jié)構(gòu)的聚合物光伏材料。 首先，從分子設(shè)計(jì)出發(fā)，通過對(duì)苝四甲酸二酐的功能化，合成了一個(gè)帶有雙醛基的苝酰亞胺單體PLCO和一個(gè)苝環(huán)上帶有氮雜六元環(huán)的苝四甲酸二酐單體PePD。并參考文獻(xiàn)，合成了一些其它咔唑和葉立德鹽等單體。 其次，利用PLCO和對(duì)乙腈基苯進(jìn)行Knoevenagel縮合反應(yīng)，合成了聚合物PCN；利用PLCO、雙醛基咔唑分別與對(duì)聯(lián)苯葉立德鹽進(jìn)行Wittig縮合反應(yīng)，合成了聚合物PPOW和PBC；利用PePD、苝四甲酸二酐、含氟二酐與十二碳二元胺在高溫下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，制備了三個(gè)含花酰亞胺的聚酰亞胺B12B、B12和B126F。 最后，用~1H-NMR、FT-IR、GPC、TG、UV-vis和循環(huán)伏安等手段對(duì)上述單體和聚合物進(jìn)行了表征。單體和聚合物的成功合成得到了FT-IR、~1H-NMR分析的驗(yàn)證；熱重分析結(jié)果表明，聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性；UV-vis結(jié)果顯示，PCN、PPOW和PBC在450nm-600nm有很強(qiáng)的吸收，能帶隙為2.0eV左右；B12和B126F在600nm-850nm，B12B在400nm-850nm之間有很強(qiáng)的吸收，幾乎覆蓋整個(gè)可見光區(qū)，能帶隙為1.50eV；循環(huán)伏安數(shù)據(jù)表明聚合物PCN、PPOW和PBC在-0.50V左右出現(xiàn)了一對(duì)可逆的氧化還原峰，其LUMO值分別為-4.26eV、-4.24eV和-4.23eV，聚合物B126F在-0.55V左右出現(xiàn)了一對(duì)可逆的氧化還原峰，其LUMO值分別為-4.16eV，說明聚合物PCN、PPOW、PBC和B126F為優(yōu)良的N型半導(dǎo)體材料。 此外，所合成的上述聚合物在常用有機(jī)溶劑中具有良好的溶解性，這對(duì)于進(jìn)一步的聚合物太陽能電池器件的制備極為重要。 【關(guān)鍵詞】：苝酰亞胺 光伏材料 光吸收材料 N-型半導(dǎo)體
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TQ316.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 文獻(xiàn)綜述7-22
• 1.1 太陽能電池的工作原理7-9
• 1.2 太陽能電池的分類9-12
• 1.2.1 按照材料分類9-10
• 1.2.2 按照結(jié)構(gòu)分類10-12
• 1.3 聚合物太陽能電池12-14
• 1.4 苝酰亞胺類在有機(jī)光電領(lǐng)域的應(yīng)用14-20
• 1.4.1 苝類衍生物在有機(jī)光電導(dǎo)體的應(yīng)用14-15
• 1.4.2 苝類衍生物的在OLED中應(yīng)用15-16
• 1.4.3 苝類衍生物的太陽能電池中的應(yīng)用16-19
• 1.4.4 苝類衍生物在有機(jī)光電領(lǐng)域的其它應(yīng)用19-20
• 1.5 苝類衍生物的功能化20-22
• 第二章 課題的研究目的、內(nèi)容和創(chuàng)新22-25
• 第一節(jié) 課題的研究目的22-23
• 第二節(jié) 課題的研究?jī)?nèi)容23-24
• 第三節(jié) 課題的特色和創(chuàng)新之處24-25
• 第三章 化學(xué)試劑和儀器25-29
• 第一節(jié) 化學(xué)試劑25-27
• 第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)儀器27-28
• 第三節(jié) 分析儀器28-29
• 第四章 含苝酰亞胺聚合物PCN、PPOW和PBC的合成與表征29-53
• 4.1 引言29-30
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分30-37
• 4.2.1 雙醛基苝酰亞胺單體PLCO的合成30-32
• 4.2.2 雙醛基咔唑的合成32-33
• 4.2.3 聯(lián)苯葉立德鹽的合成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 結(jié)果與討論37-51
• 4.3.1 單體PLCO的溶解性37-38
• 4.3.2 單體PLCO的核磁38-39
• 4.3.3 單體PLCO的紅外光譜分析39-40
• 4.3.4 單體PLCO的UV-vis光譜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的紅外光譜分析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光譜45-48
• 4.3.10 聚合物PCN、PPOW和PBC的循環(huán)伏安特性48-51
• 4.3.11 聚合物PCN、PPOW和PBC的熱重分析51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 第五章 苝酰亞胺聚合物B12B、B12和B126F的合成與表征53-69
• 5.1 引言53-54
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分54-58
• 5.2.1 苝四甲酸二酐單體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 結(jié)果與討論58-68
• 5.3.1 單體PePD的溶解性58-59
• 5.3.2 單體PePD的核磁59
• 5.3.3 單體PePD的紅外光譜分析59-60
• 5.3.4 單體PePD的UV-vis光譜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的紅外光譜分析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光譜64-66
• 5.3.10 聚合物B126F的循環(huán)伏安特性66-67
• 5.3.11 聚合物B12B、B12和B126的熱重分析67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 致謝76

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