低能帶隙共軛高分子作為聚合物太陽能電池材料的合成與研究.pdf

1、本論文首先采用電子給體－受體交替共聚的策略，選擇3,4-乙撐二氧噻吩(EDOT)為電子給體單元，1,4,5,8-萘四甲酸二酰亞胺(NBI)的衍生物為電子受體單元，選用Stille 偶聯(lián)聚合的方法，設計并成功合成出了低能帶隙的交替共聚高分子P1。其中，成功合成了重要單體2,5-二(三丁基錫)-3,4-乙撐二氧噻吩（2）并解決了其難以提純的問題，完成了1,4,5,8-萘四甲酸二酐(NBA)的溴化和酰胺化反應，以及兩個單體的Stille 偶聯(lián)

2、聚合反應，最后得到了分子量適中的目標共聚物P1；成功合成出了單體2-三丁基錫-3,4-乙撐二氧噻吩（1），并實現(xiàn)了其與電子受體單元的偶聯(lián)反應，得到三聚體bis-EDOT-NBI；利用1H NMR、13C NMR、質譜和元素分析對中間體、單體、三聚體及共聚物P1的結構做了表征，證明得到了目標化合物，并且純度較高。紫外吸收光譜顯示三聚體bis-EDOT-NBI 在540nm 有最大吸收峰，通過吸收起始位置估算其光學能帶隙為1.99 eV。對

3、共聚物P1的熱學性能、光學性能和電學性能做了表征，TGA 測試顯示其熱分解溫度Td為440℃，顯示該材料具有良好的熱穩(wěn)定性；溶液紫外吸收光譜顯示其在400 到750 nm 之間有較大吸收，由其固體紫外吸收起始位置估算其光學能帶隙為1.75eV，屬于低能帶隙范疇；循環(huán)伏安曲線得到其電子親和勢EA(LUMO 能級) 值為3.90 eV，離子勢Ip(HOMO 能級) 值為5.65 eV，均為同類聚合物中較高者。由共聚物較低的光學能帶隙和較寬泛

4、的光譜吸收推斷其在太陽能電池材料以及其他光電器件中具有很大的應用前景。 本論文第二部分在上一步工作的基礎上，成功合成出重要單體2,5-二溴-3,4-乙撐二氧噻吩（6）并使其參與共聚，用Stille 偶聯(lián)聚合的方法制備出了無規(guī)共聚高分子P2。并利用1H NMR、13C NMR和元素分析對其結構進行了表征，證明得到的目標共聚物產(chǎn)物P2 純度很高，用GPC 分析了其分子量。對無規(guī)共聚物P2的熱學性能、光學性能和電學性能做了表征。其熱分

5、解溫度Td為420℃，顯示該材料具有良好的熱穩(wěn)定性；溶液紫外吸收光譜顯示其在500 到900 nm 之間有較大吸收，由其固體薄膜紫外吸收起始位置估算其光學能帶隙為1.38 eV，屬于低能帶隙范疇；循環(huán)伏安曲線得到其電子親和勢EA(LUMO 能級) 值為3.84eV，離子勢Ip(HOMO 能級) 值為5.22 eV，均為同類聚合物中較高者。由共聚物較低的光學能帶隙和較寬泛的光譜吸收推測其在太陽能電池材料以及其他光電器件中具有很大的應用前景