新型苯并二噻咯共轭聚合物的合成与表征(2)

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2.4 实验结果与讨论 15

2.4.1 聚合物P1/1-P1/3分子量测试 15

2.4.2 聚合物P1/1-P1/3的紫外-可见光吸收光谱 16

2.4.3 聚合物P1/1-P1/3的热稳定性分析 17

3 含苯并二噻咯的双给电单体D-A型共轭聚合物的合成与表征 17

3.1 原料及试剂 18

3.2 测试仪器 19

3.3 聚合物的合成、表征与性能 19

3.3.1聚合物P2/1-P2/5的合成与提纯 19

3.3.2聚合物P2/1-P2/5的分子量测试 19

3.3.3 聚合物P2/1-P2/5的紫外-可见光吸收光谱 19

3.3.4 聚合物P2/1-P2/5的热稳定性分析 21

4 总结 21

致谢 23

参考文献 24

附录 28绪论

1 引言

有机共轭化合物可以用于制备多种光电器件，例如：有机太阳能电池[1-4]和有机场效应晶体管[5,6]，其在光电领域有着重要地位。与修饰已有共轭化合物相比，开发制备新型的共轭分子在有机共轭材料的发展中起到决定性作用，因而显得尤为重用。在共轭分子中，多并环体系共轭分子由于具有构象有序性高、π-共轭面积大以及环刚性较强等优点而备受关注[7,8]。噻咯(Silole)即硅杂环戊二烯，其硅原子的环外σ*轨道与丁二烯的π*轨道可形成σ*-π*共轭，有效降低体系的LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital, 最低未占轨道)能级，提高了电子亲合势，从而利于电子注入和传输[9-11]，因此噻咯及其衍生物具有独特的电子结构和光、电性质。由于噻咯类化合物具备许多优良性能，其受到全世界有机光电学家的关注。近年来，寻求构筑含噻咯的多并环分子的方法，成为一大研究热点。

1.1 光电转换类共轭聚合物的研究概况

二十一世纪一个毫无争议的热点问题是能源问题，在埋藏在地下的能源耗竭之前取得新的替代品是众多科学家关注的焦点，太阳能就是一个很好的选择，但是如何有效利用和储存太阳能则是一个棘手的难题。虽然利用单晶硅制作的太阳能电池具有比较高的光电转换效率，但其制造成本高、加工工艺复杂，且不适用于柔性基底及大面积加工等，这些因素限制了其大面积使用。利用光电功能聚合物材料来制作太阳能电池则可以很好地解决这些问题。这些聚合物材料可以用化学方法来合成，能够用溶液方法处理，可以用喷墨打印或滚筒印刷等技术来制作器件薄膜，适用于柔性基底，适宜大面积生产[12-16]等。聚合物太阳能电池的研究可追溯到1995年，美国加州大学圣巴巴拉分校A. J. Heeger小组的俞刚等采用本征异质结原理利用共轭聚合物MEH-PPV与C60衍生物PCBM制备出转换效率达到2.9%的太阳能电池，揭开了光电转换聚合物和聚合物太阳能电池研究的序幕[12]。异质结模型已成为目前聚合物太阳能电池研究的主流。在过去的十几年里，虽然太阳能电池的光电转换效率有了很大的提高，已经90年代文献报道的2.9%提高到目前曹镛院士课题组报道的8.37%[16]，美国的Polyera公司2012年2月1号宣布达到了9.1%，但是走向实际应用至少需要达到10%~15%的效率。对此，器件物理很重要，但提高效率的关键是开发出高效的共轭聚合物给体和富勒烯衍生物受体光伏材料[17-19]。