含ADA结构甲壳型液晶聚合物和小分子光伏材料的合成与表征

发布时间：2020-07-01 22:56

【摘要】：本论文从甲壳型液晶高分子的化学结构出发,设计并合成了含A-D-A结构且不同烷基尾链的甲壳型液晶聚合物,在A-D-A结构的液晶基元中,D为三联噻吩给电子基团,A为羧酸酯吸电子基团,研究其是否具有液晶性和烷基尾链长度对其液晶性影响;以及设计合成了 D为三联噻吩给电子基团,A为绕丹宁吸电子基团,在噻吩环上引入或不引入烷基链的A-D-A结构小分子S-TT和S-TT-R光伏材料,并对其光电性能进行了初步探索。1、设计合成了一系列不同烷基尾链并以三联噻吩为给电子基团,以羧酸酯为吸电子基团的含A-D-A结构的甲壳型液晶单体,并通过普通的自由基聚合得到了系列聚合物:(聚{2,4-二(4'-烷氧基羰基噻吩基)噻吩乙烯{P-TT-Cn,n为烷基链尾链长度,n=4,6,8)),实验结果表明,该系列聚合物均具有较窄的分子量分布,所有聚合物均具有稳定液晶相,并且随着烷基尾链长度的增加,聚合物的玻璃化温度逐渐降低,该系列聚合物在某一温度进入液晶相,其液晶相结构均为柱状相,在高温下保持稳定液晶相,冷却至室温液晶相仍存在。另外,该类聚合物具有良好的热稳定性和溶解性,没有清亮点,是典型的甲壳型液晶聚合物。2、以三联噻吩为给电子基团,以绕丹宁为吸电子基团,在噻吩环上引入或不引入烷基链,设计并合成了两种A-D-A结构的小分子光伏材料:S-TT和S-TT-R,研究发现,在噻吩环上引入烷基链的小分子S-TT-R比没有引入烷基链的小分子S-TT具有更好的溶解性、更有序的分子堆砌,故小分子S-TT-R表现出更高的器件效率0.45%,对应的短路电流密度Jsc为1.25 mAcm-2、开路电压为0.68 V、填充因子为52.32%,高于小分子S-TT的光电转换效率。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O631;TB34
【图文】：

柱状图,层状相,液晶态,近晶相

此外除了以上提到的这四种基本结构外，软物质的自组装有序结构的表现形逡逑式远不止这些，某些软物质材料在从一种液晶态结构转变到另一个液晶态结构的逡逑过程中，还会经历一系列中间相态的变化过程，图１．２列举了在层状相到柱状相逡逑中间出现的中间态结构１９。不过必须指出的是这些看似复杂的中间态结构仍然具逡逑有一定的对称性，例如四方穿结构（Ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ邋ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ邋ｌａｙｅｒｓ）是具有体心逡逑对称的四方点阵，而六方穿孔结构（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ邋ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ邋ｌａｙｅｒｓ）为ＡＢＣ堆积的斜逡逑方六面体点阵。逡逑Ｉ逦ｉ逦Ｉ逡逑Ｆｌａｔ逦Ｕｎｄｕｌａｔｅｄ逦ｎ邋，邋．．．逦Ｂｉｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ邋Ｒｉｂｂｏｎ－邋＿邋，逡逑ｌａｙｅｒｓ邋ｌａｙｅｒｓ逦Ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ邋ｌａｙｅｒｓ逦ｎｅｔｗｏｒｋｓ邋ｐｈａｓｅｓ邋｜００１００１０８逡逑丁「逦Ｒａｎｄｏｍ邋ｍｅｓｈ逦Ｉｍ３ｍ逡逑Ｓｑｕａｒｅ逦Ｈｅｘａｇｏｎａｌ逦岕逡逑Ｐｎ３ｍ逦Ｐ２ｇｇ逡逑ｘＯｂＢＩ逡逑Ｓｕｐｅｒｕｎｄｕｌａｔｅｄ逦运ｙｎｍ：逡逑Ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ邋Ｒｈｏｍｂｏｈｅｄｒａｌ逡逑１４ｍｍ逦ＲＺｗ逦＾３Ｃ逡逑逦ｉ逦逦ｊ逦逦逦逦逡逑图１．２介于层状相与柱状相之间的部分中间态结构逡逑３逡逑

层状相,中间态,柱状,液晶态

逦（ｃ）逦（ｄ）逡逑图１．１基本液晶态结构，（ａ）向列相；（ｂ）层状相（或近晶相）；（ｃ）柱状相；（ｄ）立方逡逑相。逡逑此外除了以上提到的这四种基本结构外，软物质的自组装有序结构的表现形逡逑式远不止这些，某些软物质材料在从一种液晶态结构转变到另一个液晶态结构的逡逑过程中，还会经历一系列中间相态的变化过程，图１．２列举了在层状相到柱状相逡逑中间出现的中间态结构１９。不过必须指出的是这些看似复杂的中间态结构仍然具逡逑有一定的对称性，例如四方穿结构（Ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ邋ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ邋ｌａｙｅｒｓ）是具有体心逡逑对称的四方点阵，而六方穿孔结构（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ邋ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ邋ｌａｙｅｒｓ）为ＡＢＣ堆积的斜逡逑方六面体点阵。逡逑Ｉ逦ｉ逦Ｉ逡逑Ｆｌａｔ逦Ｕｎｄｕｌａｔｅｄ逦ｎ邋，邋．．．逦Ｂｉｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ邋Ｒｉｂｂｏｎ－邋＿邋，逡逑ｌａｙｅｒｓ邋ｌａｙｅｒｓ逦Ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ邋ｌａｙｅｒｓ逦ｎｅｔｗｏｒｋｓ邋ｐｈａｓｅ

【参考文献】