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含聚醚型侧链芴基聚合物的合成及其光电性能研究认领

作者：

周丽娜

学位授予单位：

中国海洋大学

摘要：

共轭聚合物是一种有机半导体（organic semiconductors），由于其具有良好的环境、热稳定性、柔韧性以及光电性能，而被广泛应用于有机光电器件中,例如发光二极管，太阳电池和场效应晶体管。由于具有纯蓝色和高效的电致发光以及较高的迁移率和稳定性，聚芴类共轭聚合物成为一类很重要的有机半导体材料，尤其是在显示应用方面。此外，聚芴具有非常高的光致发光量子产率，易于进行结构修饰并且在常见有机溶剂中具有良好的溶解性，易于通过旋涂和浸涂的方法来处理，因而受到了科学家们的高度关注。紫外-可见吸收在蓝光范围的聚芴不太适合作为活性层用于太阳能电池器件中，所以通常对芴基聚合物进行结构修饰，一般通过在主链上引入DA结构的窄带隙的单元来改善其带隙和光谱吸收范围。此外，还可以通过在聚芴的侧链引入修饰性基团来获得具有特殊性能的聚合物作为电极修饰层应用于光电器件中。本论文主要合成了一系列含聚醚型侧链的芴基聚合物并研究了其光电性能。第二章合成了2,7-二（4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基）-9,9-二（2-（2-（2-甲氧基乙氧基）乙氧基）乙基）芴单体，其与4,7-二（2-二溴-5-噻吩）-2,1,3-苯并噻二唑（DTBT）（1:1）通过Suzuki偶联反应得到EO-PF-DTBT。并制备了基于EO-PF-DTBT的太阳能电池器件，器件的具体结构如下：ITO/PEDOT:PSS(30nm)/EO-PF-DTBT:PC61BM/Ca/Al。目前，经1,8-二碘辛烷（DIO）处理的器件在AM1.5G模拟太阳光，100mW/cm2条件下，得到的转化效率最高达2.65%，此时短路电流密度为6.10mA/cm2，开路电压为0.86V，填充因子为51%。DIO的处理明显改善了EO-PF-DTBT分子过度聚集现象，提高了器件的能量转化效率。第三章中，将2,7-二溴-9,9-二（2-（2-（2-甲氧基乙氧基）乙氧基）乙基）芴和2,7-二（4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基）-9,9-二辛基芴作为蓝色发色团与不同比例的红色发色团4,7-二（2-二溴-5-噻吩）-2,1,3-苯并噻二唑（DTBT）和绿色发色团4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑（BT）通过Suzuki偶联反应得到五个共聚物。希望通过调节红色和绿色发色团的比例找到一个合适的共聚比例得到一种白光电化学池材料，实现一种共聚物的白色发光，避免多种发光材料物理混合引起的相分离等一系列不利因素。第四章中，2,7-二（4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基）-9,9-二（2-（2-（2-甲氧基乙氧基）乙氧基）乙基）芴分别与2,7-二溴-9,9-二（2-羟乙基）芴、2,7-二溴-9,9-二（2,3-二羟基丙基）芴和2,7-二溴-9,9-双（N,N-二甲基胺丙基）芴以1:1的摩尔比通过Suzuki偶联反应得到聚[9,9-二（2-（2-（2-甲氧基乙氧基）乙氧基）乙基）芴-9,9-二（2-羟乙基）芴]（P6），聚[9,9-二（2-（2-（2-甲氧基乙氧基）乙氧基）乙基）芴-9,9-双（N,N-二甲基胺丙基）芴]（P7），聚[9,9-二（2-（2-（2-甲氧基乙氧基）乙氧基）乙基）芴-9,9-双（N,N-二甲基胺丙基）芴]（P8）三种含特殊官能团的共聚物，并通过对P8侧链末端的后处理得到了其共轭聚电解质衍生物聚[9,9-二（2-（2（-2-甲氧基乙氧基）乙氧基）乙基）芴-9,9-（双（3’-N,N-二甲基）-N-乙基铵）丙基芴]二溴（P9）。然后通过紫外-可见、荧光、红外等测试对聚合物进行一些基本的表征。研究发现P6、P7能溶于极性溶剂DMF和DMSO中，P9能溶于甲醇以及甲醇与水的混合溶液。由于它们具有特殊的溶解性和官能团，可以用作有机光电器件的修饰层。

摘要译文

关键词：

芴; 聚醚型侧链; Suzuki偶联反应; 聚合物太阳能电池; 聚合物发光电化学池

学位年度：

2014

学位类型：

硕士

学科专业：

材料学

导师：

孙明亮

中图分类号：

O633.5[杂环链聚合物（链上含有杂环的聚合物）]

学科分类号：

070305[高分子化学与物理];080502[材料物理与化学];080506[纳米材料技术];081704[应用化学]