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主链上含Pt(Ⅱ)的聚合物太阳能电池材料的设计,合成与性能研究

周炫  
【摘要】:近年来,金属聚合物(聚铂炔)由于独特的结构与富磷光性质吸引了越来越多的关注。为了进一步了解金属聚合物在太阳能电池材料中的应用,论文通过构筑D-A型主链的方式降低聚合物的带隙,利用噻吩单元调控聚合物的电子性能,采用Sonogashira型聚合方法合成了一系列的主链上含有金属的聚合物太阳能电池材料,并研究了这些材料的结构,热稳定性,光物理与电化学性能。具体内容如下: 1.设计,合成与表征了一系列的以花二酰亚胺结构为基的主链含金属Pt共轭聚合物材料(PPBI-yl-Pt, PTIPBI-yl-Pt, PT2PBI-yl-Pt)。这类材料具有良好的热稳定性,光物理性能与有机溶解性能。光谱吸收与电化学测试显示聚合物具有约1.73-1.42eV和1.82-1.73带隙。在三种聚合物中的UV-Vis光谱测试中,加入噻吩单元的聚合物显示出更宽的光响应范围和吸收光谱的红移,其中聚合物PTIPBI-yl-Pt显示出最大的吸收峰红移值。这类材料可作为一种溶液加工,宽吸收的新型聚合物电子受体材料。 2.设计,合成与表征了两类分别以苯并噻二唑和芴酮为核的窄带隙金属聚合物。TG, DSC测试表明这类聚合物具有良好的热稳定性。论文重点研究了引入不同烷基长度的噻吩环对金属共轭聚合物性能的影响:(1)对于苯并噻二唑基金属聚合物,光谱和电化学测试表明,侧链烷基的引入导致苯并噻二唑基金属聚合物带隙HOMO和LUMO能级下降,烷基的增长对聚合物的带隙影响不明显。(2)对于芴酮基金属聚合物,光谱和电化学测试表明,侧链烷基的引入使聚合物的HOMO, LUMO能级下降,同时带隙也变窄了。论文的工作证实了烷基对聚合物材料的光学,电子性能较明显的影响。 3.设计,合成与表征了一种含有苯并噻二唑和环戊二烯二噻吩单元的新型窄带隙金属聚合物电子给体材料。聚合物薄膜的UV-Vis光谱吸收峰为428,653nm,光谱响应区域拓展到800nm,通过聚合物薄膜的吸收光谱边带得出该聚合物具有带隙约为1.6 eV。这些结果说明这类聚合物材料是一种很好的近红外吸光材料。


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