共軛有機光電寡聚物由于其具有明確的分子結(jié)構(gòu)和分子量,高結(jié)晶度和有序堆積的特性,可有效克服聚合物分子合成和純化過程中的可重復(fù)性差以及分子量分布過寬等不足,從而改善光電器件性能。新型共軛有機光電寡聚物材料的設(shè)計和合成是本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池器件性能的關(guān)鍵和決定因素,盡管用于高性能器件的寡聚物仍然非常有限,但寡聚物具有更好的化學(xué)結(jié)構(gòu),更容易純化,確保器件性能更好的重現(xiàn)性,更適合建立結(jié)構(gòu)-性能-器件性能的關(guān)系。然而目前為止有關(guān)于寡聚物的合成方法依然是以傳統(tǒng)的Stille,Suzuki偶聯(lián)為主,然而Stille和Suzuki偶聯(lián)均存在著官能團兼容性不好以及需要對反應(yīng)底物進行預(yù)官能團化等問題,因此發(fā)展簡單高效的合成方法具有重要意義。本論文通過C–H鍵直接芳基化法（C–H Direct Arylation）,選用吡咯并吡咯二酮（DPP）、2,7-二溴-9,9-二己基芴（DBFL）、異靛藍（IID）、環(huán)戊雙噻吩（CPDT）和咔唑（Cz）為單體,合成了24個共軛有機光電寡聚物以及其母體聚合物,并對其光電性質(zhì)做了詳細的研究。本論文的研究內(nèi)容主要包括:（1）通過噻吩側(cè)基的DPP與DBFL之間的兩個C–H鍵直接... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

寡聚物O"s1~7的DFT圖

第二章直接芳基化法合成由C–H或C–Br鍵封端的長鏈單分散共軛寡聚物31圖2.8基于DPP-DBFL的兩個系列共軛寡聚物及其母體聚合物的UV-vis譜圖表2.3基于DPP-DBFL的兩個系列的光電性質(zhì)Oligomersλmax(nm)λmaxf(nm)λonset(nm)Egopt(eV)HOMO(eV)LUMO(eV)O1599.0618.0699.01.77-5.474-3.704O2601.0656.0707.01.75-5.438-3.688O3654.5666.5716.51.73-5.412-3.682O4651.0675.0727.51.70-5.398-3.698O5653.0673.5740.51.67-5.384-3.714O′1622.0652.0695.51.78-5.424-3.644O′2639.0654.5703.51.76-5.412-3.652O′3646.0662.5720.01.72-5.398-3.678O′4649.0663.0729.01.70-5.384-3.684O′5650.5665.0734.01.69-5.371-3.681O′6652.5668.5741.01.67-5.365-3.695O′7654.0667.5747.01.66-5.358-3.698P1657.5676.5749.51.65-5.352-3.702所有的Uv-vis光譜都包含兩個吸收峰，分別歸因于沿著共軛主鏈的π-π*躍遷和鏈間π-π*躍遷。隨著寡聚物從O"1演化到O"7，對應(yīng)波長較長的第二個峰(640-650nm)與波長較短的第一個峰(590-600nm)的相對強度由于鏈間作用的增加相互作用逐漸增強。從O1到O5，λmax分別紅移了2、44.5、5.5、1.5和2nm。相應(yīng)地，從O"1到O"7，λmax分別紅移了17、7、3、1.5、1、1.5nm。因此，O"s1~7的CHCl3溶液的顏色隨著光吸收的紅移而變化，從紫色，藍紫色，藍色，藍綠色到綠色(圖2.8)。O"7的λmax與P1的值僅相距3.5nm，表明O"7接近有效共軛長度(ECL)[92]。從1240/λonset計算出的寡聚物O"s1~7的光學(xué)帶隙(Egopt)隨著O"1到O"7鏈長的增加而降低(表2.3)。寡聚物O′s1~7具有1.65至1.78eV的中低Egopt范圍(表2.3)。共軛有機功能材料的固體膜是代表有機電子設(shè)備中最重要的組件之一。Os1~5，O′s1~7?

第二章直接芳基化法合成由C–H或C–Br鍵封端的長鏈單分散共軛寡聚物32積增強，從而發(fā)生鏈間電荷轉(zhuǎn)移所致。Os1~5，O"sl~7和P1固態(tài)膜的λmax與它們各自的CHCl3溶液中的吸收相比分別發(fā)生了19、55、12、24、20.5、30、15.5、16.5、14、14.5、16、13.5和19nm的紅移(表2.3和圖2.6)。所有的薄膜Uv-vis光譜都顯示出一個很強的振動肩峰。隨著寡聚物鏈的增長，分子間相互作用的增加，第二個峰與第一個峰相比的相對強度逐漸增加。(b)圖2.9基于DPP-DBFL的兩個系列共軛寡聚物及其母體聚合物的固體薄膜UV-vis圖循環(huán)伏安法(CV)是計算共軛材料前沿分子軌道能級的有效工具。通過CV在CH2Cl2溶液中對所有十二種寡聚物和一種聚合物的電化學(xué)特性進行了研究(圖2.7)，其電化學(xué)數(shù)據(jù)匯總在表2.3中。O1~5的HOMO分別為-5.47，-5.44，-5.41，-5.40，-5.38eV，O"1~7和P1的HOMO分別為-5.42，-5.41，-5.40，-5.38，-5.37，-5.37，-5.36和-5.35eV。兩個系列的MCO的HOMO(表2.3)隨著重復(fù)單元數(shù)量的增加而增加，這歸因于FMO之間重疊的增加。由于這些寡聚物的CV譜圖中還原峰很弱(圖2.7)，很難從CV曲線計算出LUMO水平。因此，表2.3中相應(yīng)的LUMO由ELUMO=EHOMO+Egopt[93]計算得出。因此，在共軛主鏈中含較高比例的給電子單元芴的第二個系列O"s1~7比第一個系列Os1~5系列具有更高的HOMO。ECL被定義為產(chǎn)生光學(xué)和電化學(xué)特性飽和所需的最小重復(fù)單元數(shù)[54]，包括光吸收，光學(xué)帶隙和FMO。上面的紫外可見光譜(圖2.7)表明O"7已達到了ECL，O"7到達ECL的另一種反映是，O"7的CV譜圖顯示出與P1幾乎相同的HOMO，值得注意的是，寡聚物O"7包含37個共軛單元，包括16個苯環(huán)，14個噻吩環(huán)和7個DPP核，比報道的ECL長度為39個苯環(huán)的均聚物低聚芴和具有14個噻吩環(huán)的寡噻吩的ECL要大[94]。但是，O"7?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Synergistic effect of fluorination on both donor and acceptor materials for high performance non-fullerene polymer solar cells with 13.5% efficiency[J]. Qunping Fan,Wenyan Su,Yan Wang,Bing Guo,Yufeng Jiang,Xia Guo,Feng Liu,Thomas P.Russell,Maojie Zhang,Yongfang Li.  Science China（Chemistry）. 2018(05)



本文編號：3588891