本文關(guān)鍵詞：烷基噻并噻吩—二噻并苯并二噻吩共軛聚合物的合成及表征

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【摘要】：隨著傳統(tǒng)能源的逐漸枯竭,環(huán)境的日益惡化,新能源的開(kāi)發(fā)利用是目前人類需要急待解決的問(wèn)題。聚合物太陽(yáng)能電池(PSCs)因擁有其它太陽(yáng)能電池不具備的優(yōu)點(diǎn)而成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn),如價(jià)格比較低、柔性好、重量輕、易于修飾等。但聚合物太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率過(guò)低,因此,設(shè)計(jì)和合成性能優(yōu)良的聚合物太陽(yáng)能電池材料對(duì)開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能有非常重要的意義。本論文通過(guò)對(duì)電子給體單元苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩(BDT)進(jìn)行修飾,合成了新型的具有更大共軛程度的二維多環(huán)電子給體單元4,8-雙[(5-丁基辛基)噻并[3,2-b]噻吩-2-基]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩(BDT-TTBO)。以BDT-TTBO為給體單元,選取性能優(yōu)良的電子受體單元通過(guò)Stille反應(yīng)合成了一系列的Donor-Accpter(D-A)型共軛聚合物,并對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試。主要內(nèi)容包括:1、第二章,在BDT的苯環(huán)上引入烷基噻并噻吩,合成了二維結(jié)構(gòu)的BDT衍生物電子給體單元4,8-雙[(5-丁基辛基)噻并[3,2-b]噻吩-2-基]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩(BDT-TTBO)。并與苯并[1,2,5]噻二唑和5,6-二氟[1,2,5]苯并噻二唑通過(guò)Stille偶聯(lián)反應(yīng)得到兩個(gè)聚合物,即PBDT-TTBO-BT和PBDT-TTBO-FBT。聚合物PBDT-TTBO-BT的光學(xué)帶隙為1.69 eV,EHOMO和ELOMO分別為-5.46 eV和-3.81 eV。以PBDT-TTBO-BT為給體材料,PC_(61)BM為受體材料制備的器件的能量轉(zhuǎn)換效率最高為1.19%(VOC=0.79V,J_(SC)=4.26 mA/cm~2,FF=35.40%)。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn),含有氟原子的聚合物PBDT-TTBO-FBT的光學(xué)帶隙為1.70 eV,EHOMO和ELOMO分別為-5.53 eV和-3.88 eV。以PBDT-TTBO-FBT為給體材料,PC_(61)BM為受體材料制備的器件的能量轉(zhuǎn)換效率最高為1.67%(VOC=0.82 V,J_(SC)=5.62 mA/cm~2,FF=36.31%)。2、第三章,合成了單體4,7-雙(5-溴-2-乙基己基噻吩)苯并[1,2,5]噻二唑(DTBTEH)和4,7-雙(5-溴-2-乙基己基噻吩)-5,6-二氟苯并[1,2,5]噻二唑(DTFBTEH),然后與給電子單元BDTSn-TTBO進(jìn)行聚合反應(yīng),得到了兩個(gè)聚合物PBDT-TTBO-DTBTEH和PBDT-TTBO-DTFBTEH。聚合物PBDT-TTBO-DTBTEH的光學(xué)帶隙為1.58 eV,EHOMO和ELOMO分別為-5.45 eV和-3.80 eV。以PBDT-TTBO-DTBTEH為給體材料,PC_(61)BM為受體材料制備的器件的能量轉(zhuǎn)換效率最高為2.70%(VOC=0.77 V,J_(SC)=6.62 mA/cm~2,FF=53.04%)。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn),含有氟原子的聚合物PBDT-TTBO-DTFBTEH的光學(xué)帶隙為1.75 eV,EHOMO和ELOMO分別為-5.52 eV和-3.81 eV。以PBDT-TTBO-DTFBTEH為給體材料,PC_(61)BM為受體材料制備的器件的能量轉(zhuǎn)換效率最高為2.81%(VOC=0.82V,J_(SC)=6.28 mA/cm~2,FF=54.52%)。3、第四章,通過(guò)Stille偶聯(lián)使BDTSn-TTBO分別與4,6-二溴-2-(2-己基癸基磺�；�)-噻吩并[3,4-b]噻吩(TTS)和2,5-二己基癸基-1,4-二氧-3,6-二(5-溴噻吩)吡咯并[3,4-c]吡咯(DPP)反應(yīng)得到聚合物PBDT-TTBO-TTS和PBDT-TTBO-DPP,該聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性及溶解性。聚合物PBDT-TTBO-TTS和PBDT-TTBO-DPP的光學(xué)帶隙分別為1.66eV、1.46 eV。HOMO能級(jí)為-5.53 eV、-5.38 eV,LUMO能級(jí)為-3.87 eV、-3.92 eV。以PBDT-TTBO-TTS為給體材料,PC_(61)BM為受體材料制備的器件的PCE達(dá)到1.07%,(J_(SC)=3.45 mA/cm~2,V_(OC)=0.95 V,FF=32.61%)。
【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能電池 烷基噻并噻吩 共軛聚合物
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O633.5;TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1. 緒論10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 聚合物太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介10-12
• 1.2.1 聚合物太陽(yáng)能電池工作原理10-11
• 1.2.2 聚合物太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.3 聚合物太陽(yáng)能電池的性能參數(shù)12
• 1.3 聚合物太陽(yáng)能電池光伏材料12-17
• 1.3.1 電子受體材料13
• 1.3.2 電子給體材料13-17
• 1.4 本論文的設(shè)計(jì)思想和內(nèi)容17
• 1.5 本論文研究課題的創(chuàng)新性17-18
• 2 4,8-雙[5-(2-丁基辛基)噻并[3,2-b]噻吩2基]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩與苯并[1,2,5]噻二唑和 5,6-二氟[1,2,5]苯并噻二唑共聚物的合成與表征18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分18-23
• 2.2.1 原料與試劑18-19
• 2.2.2 表征設(shè)備與儀器19
• 2.2.3 單體與聚合物的合成19-23
• 2.3 結(jié)果與討論23-29
• 2.3.1 單體的表征23-24
• 2.3.2 聚合物的吸收特性24-25
• 2.3.3 共軛聚合物的電化學(xué)性質(zhì)25-26
• 2.3.4 共軛聚合物的熱學(xué)性質(zhì)26-27
• 2.3.5 共軛聚合物的光伏性能27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 3 4,8-雙[5-(2-丁基辛基)噻并[3,2-b]噻吩2基]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩與 4,7-雙(5-溴2乙基己基噻吩)苯并[1,2,5]噻二唑和 4,7-雙(5-溴2乙基己基噻吩)-5,6-二氟苯并[1,2,5]噻二唑共聚物的合成與表征31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分31-36
• 3.2.1 原料和試劑31-32
• 3.2.2 表征設(shè)備與儀器32
• 3.2.3 單體與聚合物的合成32-36
• 3.3 結(jié)果與討論36-44
• 3.3.1 單體的表征36-39
• 3.3.2 聚合物的吸收特性39
• 3.3.3 聚合物的電化學(xué)性質(zhì)39-40
• 3.3.4 聚合物的熱學(xué)性能40-41
• 3.3.5 聚合物的光伏性能41-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 4,8-雙[5-(2-丁基辛基)噻并[3,2-b]噻吩2基]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩與 4,6-二溴2(2-己基癸基磺�；�)-噻并[3,4-b]噻吩以及 2,5-二己基癸基-1,4-二氧-3,6-二(5-溴噻吩)吡咯并[3,4-c]吡咯共聚物的合成與表征45-54
• 4.1 引言45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分45-48
• 4.2.1 原料與試劑45
• 4.2.2 表征設(shè)備與儀器45-46
• 4.2.3 單體與聚合物的合成46-48
• 4.3 結(jié)果與討論48-53
• 4.3.1 單體的表征48-49
• 4.3.2 聚合物的吸收特性49-50
• 4.3.3 聚合物的電化學(xué)性質(zhì)50-51
• 4.3.4 聚合物的熱學(xué)性質(zhì)51
• 4.3.5 共軛聚合物的光伏性能51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果59

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4 王y，

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