含苝酰亚胺聚合物光伏材料的合成与表征

摘要

本论文的工作旨在把苝酰亚胺优异的热稳定性、化学特性和光电特性与聚合物材料的可加工性及柔韧性相结合，制备主链中含有苝酰亚胺结构的聚合物光伏材料。 首先，从分子设计出发，通过对苝四甲酸二酐的功能化，合成了一个带有双醛基的茈酰亚胺单体PLCO和一个苝环上带有氮杂六元环的苝四甲酸二酐单体PePD。并参考文献，合成了一些其它咔唑和叶立德盐等单体。 其次，利用PLCO和对乙腈基苯进行Knoevenagel缩合反应，合成了聚合物PCN；利用PLCO、双醛基咔唑分别与对联苯叶立德盐进行Wittig缩合反应，合成了聚合物PPOW和PBC；利用PePD、苝四甲酸二酐、含氟二酐与十二碳二元胺在高温下进行缩聚反应，制备了三个含苝酰亚胺的聚酰亚胺B12B、B12和B126F。 最后，用<'1>H-NMR、FT-IR、GPC、TG、UV-vis和循环伏安等手段对上述单体和聚合物进行了表征。单体和聚合物的成功合成得到了FT-IR、<'1>H-NMR分析的验证；热重分析结果表明，聚合物具有良好的热稳定性；UV-vis结果显示，PCN、PPOW和PBC在450 nm-600 am有很强的吸收，能带隙为2.0 eV左右；B12和B126F在600 nm-850 nm，B12B在400 nm-850nm之间有很强的吸收，几乎覆盖整个可见光区，能带隙为1.50 eV；循环伏安数据表明聚合物PCN、PPOW和PBC在-0.50 v左右出现了一对可逆的氧化还原峰，其uJMO值分别为-4.26 eV、-4.24 eV和-4.23 eV，聚合物B126F在-0.55 V左右出现了一对可逆的氧化还原峰，其LUMO值分别为-4.16 eV，说明聚合物PCN、PPOW、PBC和B126F为优良的N型半导体材料。 此外，所合成的上述聚合物在常用有机溶剂中具有良好的溶解性，这对于进一步的聚合物太阳能电池器件的制备极为重要。

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1太阳能电池的工作原

1.2太阳能电池的分类

1.2.1按照材料分类

1.2.2按照结构分类

1.3聚合物太阳能电池

1.4苝酰亚胺类在有机光电领域的应用

1.4.1苝类衍生物在有机光电导体的应用

1.4.2苝类衍生物的在OLED中应用

1.4.3苝类衍生物的太阳能电池中的应用

1.4.4苝类衍生物在有机光电领域的其它应用

1.5苝类衍生物的功能化

第二章课题的研究目的、内容和创新

第一节课题的研究目的

第二节课题的研究内容

第三节课题的特色和创新之处

第三章化学试剂和仪器

第一节化学试剂

第二节实验仪器

第三节分析仪器

第四章含苝酰亚胺聚合物PCN、PPOW和PBC的合成与表征

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1双醛基苝酰亚胺单体PLCO的合成

4.2.2醛基咔唑的合成

4.2.3联苯叶立德盐的合成

4.2.4聚合物PCN的合成

4.2.5聚合物PPOW的合成

4.2.6聚合物PBC的合成

4.3结果与讨论

4.3.1单体PLCO的溶解性

4.3.2单体PLCO的核磁

4.3.3单体PLCO的红外光谱分析

3.3.4单体PLCO的UV-vis光谱

4.3.5聚合物PCN、PPOW和PBC的溶解性

4.3.6聚合物PCN、PPOW和PBC的核磁

4.3.7聚合物PPOW和PBC的红外光谱分析

4.3.8聚合物PCN、PBC和PPOW的分子量

4.3.9聚合物PCN、PPOW和PBC的UV-vis光谱

4.3.10聚合物PCN、PPOW和PBC的循环伏安特性

4.3.11聚合物PCN、PPOW和PBC的热重分析

4.4本章小结

第五章苝酰亚胺聚合物B12B、B12和B126F的合成与表征

5.1引言

5.2实验部分

5.2.1苝四甲酸二酐单体PePD的合成：

5.2.2聚合物B12B的合成

5.2.3聚合物B12的合成

5.2.4聚合物B126F的合成

5.3结果与讨论

5.3.1单体PePD的溶解性

5.3.2单体PePD的核磁

5.3.3单体PePD的红外光谱分析

5.3.4单体PePD的UV-vis光谱

5.3.5聚合物B12B、B12和B126F的溶解性

5.3.6聚合物B126F的核磁

5.3.7聚合物B12B、B12和B126F的红外光谱分析

5.3.8聚合物B12B、B12和B126F的分子量

5.3.9聚合物B12B、B12和B126F的UV-vis光谱

5.3.10聚合物B126F的循环伏安特性

5.3.11聚合物B12B、B12和B126的热重分析

5.4本章小结

第六章结论

参考文献

致谢