含8-羟基喹啉/苯并咪唑聚合金属配合物的合成及光伏性能研究

摘要

染料敏化太阳能电池(DSSCs)以其理论转化率较高,制备工艺简单,成本低等优势,成为了广大科研工作者的一个研究热点。聚合金属配合物由于其结构特点,以其作为染料应用于染料敏化太阳能电池有着广泛的发展前景。首先,聚合金属配合物可以扩大配体的π共轭结构,改善电子和空穴的传输能力;其次,在与金属配位后,通过配位键和d-π反馈π键,可调控内部的电子传输性能和能隙宽度,有助于提高光电转换效率。在此设计思想的指导下,本文以芴、噻吩、8-羟基喹啉、[2-(2′-吡啶基)苯并咪唑、1,10-邻菲咯啉以及金属Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)为原料,合成了系列新颖的聚合金属配合物,通过一系列测试手段表征了聚合金属配合物的结构,并且以这两种聚合金属配合物作为染料制备了染料敏化太阳能电池,测试了其光电转换效率。主要研究内容如下:
　　1.以3-甲基噻吩、8-羟基喹啉为原料,设计合成了含噻吩的新型配体2,5-二溴-3-[2-8-羟基喹啉-乙烯基]噻吩(D8QPT)。分别将配体(D8QPT)和1,10-邻菲咯啉与金属Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)反应,得到了含金属的聚合单体(D8QTP-Zn、D8QTP-Cd)。将D8QTP-Zn、D8QTP-Cd与2,7-二溴-9,9-二辛基芴聚合,合成了新颖的支链型聚合金属配合物PFT-Zn和PFT-Cd。通过核磁、元素分析、红外光谱表征了聚合物的结构;通过紫外吸收、荧光、TGA、GPC、DSC、循环伏安法等方法系统研究了这些聚合金属配合物的光电性能。结果显示,该材料有着良好的热稳定性和较低的电子能隙。以PFT-Zn和 PFT-Cd为染料制备染料敏化电池,测得其光电转换效率分别为3.01％和3.37%。
　　2.以3-甲基噻吩、[2-(2′-吡啶基)]苯并咪唑为原料,设计合成了新型配体[2-(2′-吡啶基)苯并咪唑基]-3-甲基噻吩(Bmtp)。将配体 Bmtp和Zn(Ⅱ)反应,合成了新颖的主链型聚合金属配合物Bmtp-Zn,通过核磁、元素分析、红外光谱表征了聚合物的结构;通过紫外吸收、荧光、TGA、GPC、DSC、循环伏安法等各种手段研究了材料的光电性能。以Bmtp-Zn为染料制备染料敏化电池,测得其光电转换效率为1.88%。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 综述

1.1 太阳能电池的研究现状

1.2 染料敏化太阳能电池的发展现状

1.3 有机聚合物太阳能电池材料简介

1.4 聚合金属配合物的研究进展与应用

1.5 本文研究的内容和意义

第2章 含8-羟基喹啉聚合金属配合物的合成与光伏性能测试

2.1 实验药品

2.2实验仪器与测试条件

2.3 研究简介

2.4 实验部分

2.5 结果与讨论

2.6 本章小结

第3章 含2-(2′-吡啶基)苯并咪唑聚合金属配合物的合成与光伏性能测试

3.1 实验药品

3.2 实验仪器与测试条件

3.3 研究简介

3.4 实验部分

3.5 结果与讨论

3.6 小结

第4章 结论与展望

参考文献

致谢

个人简历、攻读硕士期间发表的学术论文