新型聚苯撑乙烯的设计、合成与性能

论文摘要

有机光伏薄膜电池在近年来受到了广泛的关注。本文简单的介绍了有机光伏薄膜电池的发展、原理、器件、材料以及发展瓶颈。由于聚苯撑乙烯衍生物（PPVs）材料有商业化前景的光电材料,本论文的总体目标为设计合成可溶、高效、稳定的新型PPV型聚合物有机光电材料并探讨其光电性能。具体研究内容如下:1.设计了两个主链含苯环和噻吩的聚合物（P1、P2）。结构上引入硝基、氰基,聚合以Wittig反应进行。但是在合成过程中并未得到理想的聚合物,只得到一些合成中间单体。2.本文中聚合物P3-P5是均四苄溴与2-甲氧基-5-（2’-乙基己氧基）-1,4-二氯甲苯的共聚物,两者投料的摩尔比分别为x:y=1:2;1:4;1:6。聚合物的结构得到1H-NMR和元素分析结果的确证。通过热重分析（TGA）可知,三种PPV的热分解温度比较高,分别为371.7、386.6和391.8℃。P3-P5氯仿溶液的最大紫外吸收波长分别为501、501和507 nm,固态薄膜的最大紫外吸收分别为527、527和544 nm,固态紫外吸收比液态紫外吸收分别红移26、26和37 nm。P3、P4和P5氯仿溶液的最大荧光发射波长均为560、560和566 nm,固态薄膜荧光发射波长分别为572、600和593 nm,固态薄膜荧光发射波长比液态分别红移12、40和27 nm。所合成的聚合物具有明显荧光特征,适合于光电材料的要求。3.本文合成了一类超支化核中含硝基的聚苯撑乙烯P6-P8,并对其性能进行了表征。通过热重分析（TGA）可知,三种PPV的热分解温度较高。P6-P8在极稀的氯仿溶液的最大紫外吸收波长分别为474、486和498nm,固态薄膜的最大紫外吸收分别为495、525和536 nm,P6-P8固态紫外吸收比液态紫外吸收分别红移21、39和38 nm。P6-P8氯仿溶液的最大荧光发射波长均为536、537和565 nm,固态薄膜荧光发射波长分别为550、566和586 nm,固态薄膜荧光发射波长比液态分别红移14、29和21 nm。这类聚合物的吸收范围很宽,能隙较窄,适合于太阳能电池对活性层的要求。4.本文合成了一个非超支化核中含硝基的聚苯撑乙烯P9,并对其性能进行了表征。通过热重分析（TGA）可知,该聚合物的热分解温度为337.1℃。P9氯仿溶液的最大紫外吸收波长488 nm,固态薄膜的最大紫外吸收分别为503 nm,固态紫外吸收比液态紫外吸收分别红移15 nm。P9氯仿溶液的最大荧光发射波长为561 nm,固态薄膜最大荧光发射波长为603 nm,固态薄膜荧光发射波长比液态红移42 nm。这种材料适合于光电材料的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 本论文主要创新点
• 目录
• 第一章 聚合物薄膜电池研究进展
• 1、引言
• 2、有机光伏薄膜电池器件与基本原理
• 2.1 光伏过程的基本原理
• 2.2 聚合物薄膜电池的性能参数
• 2.3 聚合物薄膜太阳能电池结构
• 3、有机聚合物薄膜电池中的活性材料
• 3.1 电子给体材料
• 3.1.1 聚苯撑乙烯撑类（PPVs）
• 3.1.2 聚噻吩类（PThs）
• 3.1.3 聚芴
• 3.1.4 聚苯胺
• 3.1.5 低能带隙聚合物
• 3.2 电子受体材料
• 3.2.1 有机小分子受体
• 3.2.2 聚合物受体材料
• 3.2.3 纳米受体材料
• 3.3 复合/共混改性材料
• 3.4 有机半导体材料的发展趋势
• 4、有机聚合物薄膜电池的发展瓶颈
• 4.1 效率问题
• 4.2 寿命问题（稳定性问题）
• 5、有机电池的前景展望
• 参考文献
• 第二章 本课题中聚合物的设计思路
• 第三章 主链含噻吩片段的聚苯撑乙烯的合成与性能
• 1 实验
• 1.1 仪器与试剂
• 1.2 合成
• 1的合成'>1.2.1 聚合物P₁的合成
• 2的合成'>1.2.2 聚合物P₂的合成
• 2 结果与讨论
• 1结果分析与讨论'>2.1 P₁结果分析与讨论
• 2结果分析与讨论'>2.2 P₂结果分析与讨论
• 3 总结
• 参考文献
• 第四章 含超支化结构的聚合物的合成与性能
• 1 实验
• 1.1 仪器与试剂
• 1.2 合成
• 2. 结果与讨论
• 2.1 表征
• 2.2 热性能
• 2.3 荧光性质
• 2.4 电化学性质
• 3 总结
• 参考文献
• 第五章 含硝基的超支化聚苯撑乙烯的合成与性能
• 1 实验
• 1.1 仪器与试剂
• 1.2 合成
• 2. 结果与讨论
• 2.1 表征
• 2.2 热性能
• 2.3 电化学性质
• 2.4 荧光性质
• 参考文献
• 攻读硕士期间科研成果体现情况
• 附录
• 致谢