基于哒嗪并吡咯二酮的共轭聚合物的合成与性能研究

发布时间：2017-08-13 23:22

  本文关键词：基于哒嗪并吡咯二酮的共轭聚合物的合成与性能研究

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【摘要】：吡咯[3,4-d]哒嗪-5,7-二酮(PPD)是一种具有强的吸电子性的受体单元,可以有效降低共轭聚合物的LUMO能级,同时也具有较好的平面对称性。在基于吡咯[3,4-d]哒嗪-5,7-二酮单元合成的共轭聚合物可以更好地产生电荷分离以及在吡咯[3,4-d]哒嗪-5,7-二酮单元中引入烷基链可以带来良好的溶解性。因此,我们设计合成了一系列基于6-烷基吡咯[3,4-d]哒嗪-5,7-二酮的共轭聚合物,研究并表征了聚合物的相关性能。主要的研究工作如下：1.在第二章中,我们设计合成了以6-烷基吡咯[3,4-d]哒嗪-5,7-二酮单元为受体单元,苯并二噻吩(在苯并二噻吩上分别引入烷氧基和烷基噻吩)为电子给体单元的新型D-A共轭聚合物P1和P2。将新型共轭聚合物P1和P2与基于邻苯二甲酰亚胺的共轭聚合物PBDTPh-BT做对比,发现聚合物P1和P2具有比聚合物PBDTPh-BT更宽的吸收光谱、更低的LUMO能级和能带隙。以这两种聚合物作为电子给体、PC71BM作为受体制备的本体异质型太阳能电池器件,其能量转化效率分别达到2.71%和3.66%。2.在第三章中,我们合成了基于6-烷基吡咯[3,4-d]哒嗪-5,7-二酮单元和吡咯并吡咯二酮单元的A1-π-A2型共轭聚合物,制备了基于聚合物PPPD-DPP这种材料有机薄膜晶体管器件,真空中显示出双极性传输特性,电子和空穴迁移率分别为0.03 cm2/V.s和0.05 cm2/V.s;在空气中器件则表现出明显的p型传输特性,空穴迁移率达到0.12cm2/V.S。
【关键词】：吡咯[3 4-d]哒嗪-5 7-二酮 共轭聚合物 聚合物太阳能电池 有机薄膜晶体管
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.3;TM914.4;TN386
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-33
• 1.1 引言15
• 1.2 有机太阳能电池15-23
• 1.2.1 聚合物太阳能电池的发展历程16
• 1.2.2 聚合物太阳能电池的工作机理16-18
• 1.2.3 聚合物太阳能电池的器件结构18-19
• 1.2.4 聚合物太阳能电池的性能表征19-21
• 1.2.5 有机光伏活性材料介绍21-23
• 1.3 有机场效应晶体管23-31
• 1.3.1 有机场效应晶体管的发展历程23-24
• 1.3.2 有机场效应晶体管的工作原理24-26
• 1.3.3 有机场效应晶体管的结构26-27
• 1.3.4 有机场效应晶体管器件性能表征27-28
• 1.3.5 应用于场效应晶体管的有机半导体材料28-31
• 1.4 含有哒嗪并吡咯二酮单元的有机半导体材料31-33
• 第二章 基于哒嗪并吡咯二酮与苯并二噻吩共轭聚合物半导体材料的合成及性能研究33-52
• 2.1 引言33-34
• 2.2 实验部分34-42
• 2.2.1 实验原料34
• 2.2.2 实验仪器34-35
• 2.2.3 表征仪器35
• 2.2.4 聚合物太阳能电池的制备35-36
• 2.2.5 有机薄膜场效应晶体管的制备36
• 2.2.6 单体和聚合物的合成36-42
• 2.3 结果与讨论42-50
• 2.3.1 合成与特征描述42
• 2.3.2 聚合物的热性能42-43
• 2.3.3 聚合物的光学性质43-44
• 2.3.4 聚合物电化学性能44-45
• 2.3.5 理论计算45-46
• 2.3.6 聚合物有机薄膜场效应晶体管器件性能的研究46
• 2.3.7 聚合物的有机光伏性能46-49
• 2.3.8 聚合物的薄膜微观结构的研究49-50
• 2.4 本章小结50-52
• 第三章 基于哒嗪并吡咯二酮与吡咯并吡咯二酮共轭聚合物半导体材料的合成及晶体管性能研究52-65
• 3.1 引言52-53
• 3.2 实验部分53-57
• 3.2.1 实验原料53
• 3.2.2 实验仪器53-54
• 3.2.3 分析和测试仪器54
• 3.2.4 有机薄膜晶体管器件的制作54-55
• 3.2.5 单体及聚合物PPPD-DPP的合成路线及方法55-57
• 3.3 结果与讨论57-63
• 3.3.1 聚合物PPPD-DPP的热性能57
• 3.3.2 聚合物PPPD-DPP光学性能57-58
• 3.3.3 聚合物PPPD-DPP的电化学性能58-59
• 3.3.4 聚合物PPPD-DPP晶体管器件性能的研究59-62
• 3.3.5 聚合物PPPD-DPP的薄膜微观结构的研究62-63
• 3.4 本章小结63-65
• 第四章 结论65-66
• 参考文献66-71
• 攻读硕士期间发表的论文71-72
• 附录72-78

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本文编号：669570