談談星型齊聚噻吩衍生物的合成及其作為光、電材料的運用-學年論文

摘要：齊聚噻吩及其衍生物作為一種功能性有機材料，以其自身優異的光、電性能，受到研究者的重視。為了研究齊聚噻吩及其衍生物的新性能，開拓其在更廣闊領域的應用，本論文中，作者設計合成了系列齊聚噻吩及其衍生物，研究了它們的光、電性能。并在此研究基礎上對它們的光伏性能和電致變色性能進行了研究。本論文中，所設計、合成的齊聚噻吩及其衍生物是：1,3,5-三（2′-噻吩）苯(3TB)、1,3-二(5′-醛基-2′-噻吩)-5-(2′-噻吩)苯(3TB-2CHO)、1,3,5-三(5′-氰基-2′-噻吩)苯(3TB-3CN)和1,3-二(5′-羧基-2′-噻吩)-5-(2′-噻吩)苯(3TB-2COOH)。并用質譜、核磁共振譜和紅外光譜對目標化合物進行了確認和表征。各齊聚噻吩及其衍生物的結構式如下：研究了星形齊聚噻吩衍生物的光、電性能。利用紫外-可見光譜和循環伏安法，測定和計算了各化合物的HOMO、LUMO能級、光學能隙和電化學能隙。利用熒光分光光度計測定了各個化合物的熒光量子效率。研究了各齊聚噻吩衍生物的電致變色性能。研究結果表明，利用3TB-2CHO和3TB-3CN作為電致變色活性層，分別制作了液態有機電致變色器件和固態有機電致變色器件，在電化學摻雜和去摻雜時,3TB-2CHO膜的顏色能發生淡****和紅色的可逆變化，3TB-3CN膜的顏色在淺****和橙紅色之間發生可逆變化；以3TB為單體進行電化學聚合得到的聚3TB，用聚3TB膜作為電致變色活性層制作的有機電致變色器件，其在進行電化學摻雜和去摻雜時，聚3TB膜的顏色在藍色和****之間發生可逆變化。研究了各星形齊聚噻吩衍生物作為有機光伏材料的應用。以ITO玻璃作為基片，分別選用3TB、3TB-2CHO、3TB-3CN和3TB-2COOH與3,4,9,10-二萘嵌苯四甲酸二酐(PTCDA)及金屬鋁組裝了p-n異質結光伏器件，并對這些器件的光伏性能進行了研究，研究結果發現3TB、3TB-2CHO、3TB-3CN和3TB-2COOH光伏器件的光電轉換效率分別為0.22%、0.81%、0.54%和0.73%。 關鍵詞：星型齊聚噻吩衍生物 光電性能 有機電致變色 有機光伏
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• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 有機半導體材料11-12
• 1.1.1 有機半導體概述11
• 1.1.2 有機半導體的分類11
• 1.1.3 有機半導體的導電機理11-12
• 1.2 光伏電池12-18
• 1.2.1 光伏電池概述12-13
• 1.2.2 噻吩類有機材料應用于有機太陽能電池13-18
• 1.3 電致變色18-21
• 1.3.1 電致變色概述18-19
• 1.3.2 電致變色器件結構及原理19
• 1.3.3 聚噻吩應用于電致變色器件19-20
• 1.3.4 齊聚噻吩應用于電致變色器件20-21
• 1.4 本課題的研究意義21-23
• 第二章 星形齊聚噻吩衍生物的合成與表征23-33
• 2.1 實驗主要原料和儀器23-24
• 2.1.1 實驗原料23-24
• 2.1.2 主要實驗儀器24
• 2.2 實驗部分24-32
• 2.2.1 3TB 的合成與表征24-26
• 2.2.2 3TB-2CHO 的合成與表征26-28
• 2.2.3 3TB-3CN 的合成與表征28-30
• 2.2.4 3TB-2COOH 的合成與表征30-32
• 2.3 本章小結32-33
• 第三章 齊聚噻吩衍生物的光電性能33-42
• 3.1