一、噻吩衍生物电化学共聚与性能研究(论文文献综述)
韩冬[1](2021)在《直接C-H/C-H偶联缩聚法合成给体-受体型聚噻吩衍生物及其光电性能研究》文中提出聚噻吩及其衍生物已经被广泛应用于有机太阳能电池、有机发光二极管、化学/生物传感器等领域。给体(D)-受体(A)型(即D-A型)聚噻吩衍生物由于聚合物主链上独特的推拉电子相互作用,给体(D)与受体(A)单元间能发生高效的分子内电荷转移(ICT),通过组合不同的D单元和A单元可以有效调节ICT和分子轨道能级,实现不同应用对共轭聚合物材料性能的要求。目前,D-A型聚噻吩衍生物主要利用过渡金属催化的交叉偶联反应(如Suzuki、Stille和Kumada等反应)合成。这些经典合成方法需要对单体进行预功能化,即制备相应的芳香卤化物和硼酸酯或芳香有机金属化合物(如锡试剂或格氏试剂等),然后在Pd、Ni等金属催化剂存在下进行缩聚,制得D-A型共轭聚噻吩。单体的预功能化步骤复杂,反应条件苛刻,制备的有机金属试剂稳定性较差、不易提纯,成本高。针对这些问题,本论文采用过渡金属催化的直接C-H/C-H偶联缩聚法,合成了一系列D-A型聚噻吩衍生物,对聚合机理进行了探究,系统考察了聚合物的光伏性能和OLED性能。具体研究内容如下:1.羧酸酯取代聚噻吩衍生物的合成及聚合机理研究。以(双(2-丁基辛基)[2,2’-联噻吩]-4,4’-二羧酸酯)(A)和三种给体单元,即2,2’-联噻吩,3,3’’-二辛基-2,2’:5’,2’’-三联噻吩和噻吩(D)为单体,利用直接C-H/C-H偶联缩聚法制备了3种羧酸酯取代聚噻吩衍生物(P1-P3)。利用1H NMR和13C NMR光谱、红外光谱和凝胶渗透色谱(GPC)对聚合物结构及分子量进行了表征,并将P1与Stille偶联法合成的对照聚合物P1*进行对比,进一步确定了聚合物的结构。考察了溶剂种类,反应温度和催化剂类型等对缩聚反应的影响,优化了聚合反应条件。在此基础上,以(双(2-丁基辛基)[2,2’-联噻吩]-4,4’-二羧酸酯)和3,3’-二辛基-2,2’-联噻吩缩聚为反应模型,探究了单体竞聚率、反应时间等因素对聚合反应的影响,提出了可能的聚合机理。2.羧酸酯取代聚噻吩衍生物光伏性能研究。利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、电化学工作站、XRD、TGA等技术手段,表征了P1-P3的光学及电化学性质、结晶性和热稳定性,并结合DFT计算结果,讨论了不同噻吩间隔基长度对聚合物性质的影响。以P1-P3作为给体材料,制备了光伏器件,考察了它们的微观形貌和光伏性能。在优化的条件下,基于P1-P3的光伏器件光电转换效率(PCE)分别为5.18%、0.67%和0.17%。3.含氟代苯并三氮唑结构单元的聚噻吩衍生物合成及OLED性能研究。以5,6-二氟-2-(2-己基癸基)-2H-苯并三氮唑为A单体,3-辛基噻吩和2,2’-二噻吩分别作为D单体,利用直接C-H/C-H偶联缩聚法制备了2种含氟代苯并三氮唑结构单元的聚噻吩衍生物(P5和P6)。利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、电化学工作站和TGA等技术手段分别考察了它们的光物理性质、电化学性质和热稳定性。以P5和P6分别作为发光层的OLED器件分别显示出绿光(0.40,0.52)和红光(0.66,0.33),器件的最大亮度和电流效率分别为774 cd/m2和0.12 cd/A,1178 cd/m2和0.25 cd/A。
石淦徽[2](2021)在《苯并二吡咯酮与萘并二噻吩共聚物的合成及性质研究》文中进行了进一步梳理聚合物太阳能电池(PSCs)由于其在获得低成本、轻量化、大面积、柔性器件方面的独特优势,作为一种很有前途的资源受到了广泛的关注。在过去的十年中,在低带隙(LGB)聚合物及其典型的本体异质结(BHJ)器件上付出了巨大的努力,将功率转换效率(PCE)从1%左右提高到12%以上。用作太阳能材料的低能量端吸收光谱尽可能覆盖整个可见光与近红外区域是提高的太阳能利用率的必要条件。而窄带隙聚合物材料不但在短波范围内具有较宽的吸收,在长波范围尤其是近红外区域也具有很宽的吸收。而降低聚合物能隙的方法有两种:一是在聚合物主链中构筑给体-受体结构以增强其分子内电荷转移能力,二是提高聚合物的共轭结构长度。本论文以苯并二吡咯酮为受体单元,萘并二噻吩为供体单元,设计合成一系列给体-受体(D-A)聚合物,并对其结构与性质展开研究。(1)苯环修饰的苯并二吡咯酮衍生物与萘并二噻吩共聚形成的D-A聚合物。采用3,7-双(4-溴苯基)-2,6-二氧-1,2,5,6-四氢化苯并[1,2-b:4,5-b’]二吡咯(BDPP)为受体单元,1,6-二(三甲基锡)-4,9-二(癸基)-萘并二噻吩(NDT)为供体单元,1,4-二溴-2-十二烷基噻吩为第三单体合成了一系列受体-供体聚合物(PBDPP-NDT、PBDPP-NDT-A10、PBDPP-NDT-A20、PBDPP-NDT-A30)。通过核磁共振等手段对单体和聚合物的结构进行了表征,对单体和聚合物的紫外-可见吸收性质、电化学性质和热性质进行了系统研究。研究表明,四种聚合物的波长吸收范围在340-700nm,长波吸收峰值分别为567nm,536nm,431nm,600nm,分子空间结构不同的聚合物能影响到分子内的电荷转移能力,即分子链规整性较好的聚合物PBDPP-NDT比分子链规整性较差的聚合物PBDPP-NDT-A10具有更窄的光学能隙,四种聚合物光学能隙分别为1.67eV,2.05eV,2.21eV,1.85eV。电化学能隙分别为1.66eV,1.76eV,1.61eV,1.84eV。且聚合物表现出优秀的热稳定性,热分解温度都在380℃以上。(2)噻吩修饰的苯并二吡咯酮衍生物与萘并二噻吩共聚形成的D-A聚合物。采用3,7-二噻吩-2-基-1H,5H-吡咯[2,3-f]吲哚-2,6-二酮(BDPT)为受体单元,1,6-二(三甲基锡)-4,9-二(癸基)-萘并二噻吩(NDT)为供体单元,1,4-二溴-2-十二烷基噻吩为第三单体合成了一系列受体-供体聚合物(PBDPT-NDT、PBDPT-NDT-A10、PBDPT-NDT-A20、PBDPT-NDT-A30)。通过核磁共振等手段对单体和聚合物的结构进行了表征,对单体和聚合物的紫外-可见吸收性质、电化学性质和热性质进行了详细的研究。研究表明,以BDPT为受体单元的聚合物表现出了更好的性能,其聚合物波长范围在350-1100nm,长波吸收峰值分别为722nm,742nm,730nm,718nm,光学能隙分别为1.12eV,1.09eV,1.16eV,1.20eV。电化学能隙分别为1.81eV,1.67eV,1.30eV,1.49eV。热分解温度在384℃以上。
张航川[3](2021)在《聚三甲基噻吩薄膜的电化学制备及其电致变色性能研究》文中提出随着我国新型城镇化的不断建设,建筑能耗持续攀升,针对公共建筑运行中制冷、制热和照明能耗较高的问题,多种新型建筑节能技术应运而生,其中能够动态调节光热的电致变色智能热控技术和材料备受研究者和市场的关注。目前无机电致变色材料已实现智能窗的产品化和商业化,而有机电致变色材料的智能窗却进展缓慢,特别是有机材料的价格高昂、制备工艺的复杂性及循环稳定性差制约了进一步的应用。所以本研究以聚3-甲基噻吩薄膜为研究对象,通过对成膜过程的预处理和后处理、与其他单体的共聚、纳米结构构筑等手段,最终得到了可多色电致变色、循环稳定性好且制备工艺简单的薄膜,并探索了循环稳定性与结构变化的关系。使用恒电流密度法直接生长聚3-甲基噻吩薄膜,发现其均匀性较差,根本原因为瞬时成核生长机理造成的成核不均匀。基于Brownian动力学模型,提出了电化学预成核方法生长薄膜,即选择75 m A/cm2生长0.2 s成核,再使用4m A/cm2继续生长。提高了薄膜的均匀性,使均方根粗糙度从0.086降低到了0.024。通过控制生长时间可有效地控制薄膜厚度,可从100 nm增长到1.5±0.2μm。薄膜的电致变色性能受厚度影响,透过率最大(1050nm处)可从18%变化为94%,对比度为76%,循环400圈后对比度保留46.2%。另探索了热处理温度对预成核PMeT薄膜的影响,经热处理后的PMeT薄膜导电性和循环稳定性均提高。其中150℃热处理2 h的PMeT薄膜的对比度在循环400圈之后保留了84%,着色时间为1.4 s,褪色时间为0.5 s。在EDOT与Me T的混合电解液中,使用恒压法共聚合制备了P(EDOT-Me T)薄膜。分别研究了单体比例、聚合电压和聚合时间对薄膜结构、成分及电致变色性能的影响并得出了优化的聚合工艺,在EDOT:Me T单体比例为3:100的电解液中,恒压2.0 V聚合30 s制备的薄膜均匀性好、致密性高、厚度可控并保留了多色的变化。特别是共聚物薄膜的电致变色稳定性得到了进一步地提升,循环寿命延长到1000圈,循环后对比度保留了98.7%。但是响应速度变慢,着褪色时间分别为2.5 s和2.2 s。在聚苯乙烯小球模板的空隙处使用电化学共聚法沉积P(EDOT-Me T),再化学刻蚀PS模板得到多孔结构的薄膜。其孔状结构完好且互通,孔径随球直径变化,分别约为700 nm、500 nm和400 nm。其中,700 nm P(EDOT-Me T)多孔薄膜对比度最大,在1050 nm处为69.9%;500 nm P(EDOT-Me T)多孔薄膜响应最快,着褪色时间为0.44 s和0.73 s。多孔薄膜3000圈之后仍具有较好的变色响应,发现其对比度在循环过程中呈三段速式的阶段衰减。类比同孔径多孔结构的PEDOT,提出该结构有“离子捕获-沉积物出现-沉积物覆盖满表面”变化的机理,分别对应其对比度的非匀速衰减。最后对比薄膜在循环中的形貌和成分变化,验证了多孔P(EDOT-Me T)的对比度符合该变化机理。
周敏[4](2021)在《萘二酰亚胺类无规共轭聚合物和手性小分子的合成及其性能研究》文中研究说明萘二酰亚胺(NDI)是一类经典的电子受体单元,具有LUMO能级较低、化学稳定性高以及结构易修饰等特点,常用来构建n型有机半导体材料。无规共聚是一种向分子骨架引入第三组分的合成策略,常用来调控材料的电子能级吸收光谱以及结晶性等。该策略能够发展品种多样的有机半导体材料,满足实际应用的需求。材料的性能不仅与分子本身的性质有关,还受其聚集态结构的影响。手性能够诱导分子产生不同的聚集态结构。基于此,本论文设计合成了一系列萘二酰亚胺类无规共聚物和手性小分子,研究了其物理化学性质,并以它们为活性层材料制备了底栅极顶接触(BGTC)结构的有机场效应晶体管,研究了器件性能和结构性能关系。论文主要包括以下两个部分:1.选用两个结构异构的NDI受体单元(1,2,5,6-NDI和1,4,5,8-NDI),与联二噻吩共聚合成了一系列无规共轭聚合物(P1-P5),并用TGA、DSC、UV和循环伏安法研究了热学、光学和电化学等性质。TGA曲线显示该系列聚合物均具有较好的热稳定性,热分解温度均在450℃以上。紫外-可见吸收光谱表明控制不同受体单元的比例可调控聚合物的吸收光谱,且由P1到P5,聚合物的光学带隙逐渐变窄。同时,根据CV曲线可以计算出聚合物的LUMO能级,结果表明由P1到P5,LUMO能级呈现出下降的趋势(-3.64e V降至-3.82 e V),这有效说明无规共聚能够对LUMO能级进行精细调控。此外,以该系列无规共轭聚合物为活性层材料制备了OFET器件。其中,P3表现出明显平衡的双极性特征(电子迁移率和空穴迁移率分别为1.29×10-3cm2V-1s-1和4.84×10-3 cm2V-1s-1),而P1表现为空穴主导,P5为电子主导,这说明无规共聚实现了载流子传输类型的调控。该研究结果为萘二酰亚胺类聚合物半导体材料的开发提供了参考和设计思路。2.手性可以诱导分子产生不同的聚集态结构从而影响材料的性能,因此我们将手性环己二胺引入1,4,5,8-NDI萘核的两端,合成了光学纯化合物(IV-5-R、IV-5-S)、内消旋化合物(IV-5-R,S)以及外消旋混合物(IV-5-rac),并用TGA、DSC、UV、圆二色谱和循环伏安法表征了材料的理化性质。紫外-可见吸收光谱显示四者在二氯甲烷溶液中的吸收完全一致,即单分子状态下的光学性质相同,但薄膜状态下的吸收存在差异。消旋体材料的薄膜最大吸收峰较光学纯材料红移了约5 nm,这说明手性诱导产生了不同的聚集态结构。同时,还研究了它们的OFET器件性能,结果表明消旋体材料的聚集态结构更有利于载流子传输,其中内、外消旋体材料的空穴迁移率分别为0.074cm2V-1s-1和0.075 cm2V-1s-1,均高于光学纯材料IV-5-R和IV-5-S(空穴迁移率约为0.04 cm2V-1s-1)。该研究结果为萘二酰亚胺类有机功能分子的发展提供了新方向。
陈志才[5](2019)在《基于氮杂环的有机半导体的设计、合成与应用》文中指出有机半导体材料是含共轭结构的小分子或聚合物,具有质量轻、可溶液加工、柔性等优点,在有机场效应晶体管、有机发光二极管、有机太阳能电池等领域都取得了巨大的进展。增强分子的平面性可以拓宽π共轭、调节分子的能级,是一种提高有机半导体性能的有效策略。稠环分子具有刚性的骨架和优异的平面性,可以增强π电子的离域、调节分子的能级、抑制非辐射跃迁、提高载流子迁移率;但是也存在一些不足之处,在有机太阳能电池的活性层中,稠环分子可能会过度聚集使相分离不理想,影响器件性能。分子内的非共价键作用可以固定分子的构象,使分子的平面性增强,但是目前常用的F···S、O···S作用也存在一些不足之处,如在噻吩上引入氟原子的成本比较高,而烷氧链具有强的给电子能力,不利于提高有机半导体材料的n型的性质。针对上述问题,开展了本论文的研究工作,并选择氮杂环作为基础单元,氮杂环具有如下优点:(1)来源广泛;(2)六元氮杂环具有缺电子的性质,可以降低有机半导体的能级,有利于材料实现n型性质;(3)六元氮杂环中的sp2杂化的N原子取代C-H,可以降低空间位阻效应,而且还可以形成分子内的氢键、N···S作用使分子的平面性增强;(4)五元氮杂环中的氮原子上可以引入烷基链,不仅可以提高分子的溶解性,还可以抑制分子的过度聚集。基于氮杂环的上述优点,本论文采用氮杂环为基础单元,设计、合成了一系列新型的有机半导体材料并应用于器件中,主要内容如下:1.将五元氮杂环的衍生物苯并三氮唑和苯并噻二唑引入到苝的湾区位置(bay-position),得到了两个新型的稠环结构BTh P-Br和BTr P-Br。将BTh P-Br和BTr P-Br作为给体单元,用吡咯并吡咯二酮(DPP)封端,得到了两个受体-给体-受体型(A-D-A)小分子BTh P-DPP和BTr P-DPP。热失重分析证明BTh P-DPP和BTr P-DPP具有良好的热稳定性,光物理测试显示它们具有宽的光谱吸收;电化学测试数据显示两个分子具有合适的前线轨道能级,可以作为给体材料应用于有机太阳能电池中。形貌表征表明BTr P-DPP/PC71BM的共混薄膜具有较理想的相分离尺寸,基于它们为活性层的器件,光电转化效率为2.88%。2.将六元氮杂环吡啶、嘧啶、吡嗪分别用咔唑封端得到三个给体-受体-给体型(D-A-D)的小分子Py DCz、Pym DCz和Pya DCz。热失重分析证明它们具有较好的热稳定性,光物理测试显示三个分子具有较高的三线态能级,可以用作蓝光主体材料,理论计算证明分子内的N···H可以调节分子的构象,单晶数据分析证明Py DCz和Pya DCz分子在固态下具有更加紧密的堆积结构,有利于形成传输电子和空穴的双通道。将三个分子作为蓝光主体材料应用于有机发光二极管,基于Py DCz为主体,掺杂10%FIrpic为客体的器件的外量子效率(EQE)可以达到16.3%。3.将六元氮杂环哒嗪、吡嗪分别和DPP共聚,得到了两个新型的受体-受体(A-A)共轭聚合物PDPP-Pyi和PDPP-Pya。热失重分析显示两个聚合物具有优异的热稳定性,电化学测试表明它们具有较高的氧化稳定性,合适的前线轨道能级应用于双极性有机场效应晶体管;理论计算证明分子内的S···N作用使两个聚合物的主链具有高度的平面性和不同的曲率,形貌表征显示线性结构的PDPP-Pya的薄膜具有更有序结构,分子倾向于采用主链站立于基底(edge-on)的方式排列,这种堆积方式有利于载流子沿着共轭骨架和π-π堆积的方向进行传输。将PDPP-Pya应用到有机场效应晶体管中,空穴/电子迁移率可以达到0.39/0.30 cm2 V-1 s-1。4.将六元氮杂环衍生物5,5’-二溴-2,2’-联吡啶和6,6’-二溴-2,2’-联吡啶分别与DPP共聚,得到了两个新型的受体-受体共轭聚合物PDPP5bi Py、PDPP6bi Py。热失重分析证明它们具有良好的热稳定性,电化学测试显示它们具有较高的氧化稳定性和合适的前线轨道能级应用于有机场效应晶体管,理论计算证明分子内N···H作用使聚合物PDPP5bi Py的主链具有局部的平面性,N···H和S···N的协同作用使PDPP6bi Py的整个主链都具有优异的平面性。PDPP5bi Py和PDPP6bi Py具有合适的前线轨道能级和优异的平面性,因此有应用于效应晶体管的潜力。
韩韫韬[6](2020)在《新型聚芳胺酮/聚芳胺砜类光电高分子材料的合成及其电致变色性能研究》文中研究表明电致变色现象是指材料的光学吸收在外加电场的影响下可以发生可逆变化的一种现象,利用这种现象就可以通过电信号来调节材料对特定波长光源的吸收强度。目前,电致变色材料在建筑物外部涂层、交通工具的智能变色窗、车辆防炫目后视镜、护目镜等方面已经迈入商业生产和实际应用阶段,并展现出广阔的应用前景和巨大的市场潜力。现已商业使用的电致变色材料主要集中于无机材料和小分子化合物,但这两类材料在进一步的实际应用中也受到原料价格高、器件封装工艺复杂,难于采用便于大面积器件生产的溶剂加工方式等问题的制约和困扰。由于具有可溶剂加工、成膜性好、热稳定性高的特点,有机聚合物光电材料一直是光电器件开发领域的理想材料,尤其是在大面积光电器件的制备方面具有远超无机和小分子材料的巨大优势。在采用高性能聚合物类电致变色材料制备电致变色器件时,高性能聚合物制备的变色膜展现出:成膜工艺简单、易于大面积生产、热稳定性和机械强度高等突出特点,近年来针对高性能聚合物电致变色材料的设计开发及应用已成为目前电致变色领域的重要发展方向。通过分子设计构筑高电化学稳定性、低驱动电压、高着色效率的高性能聚合类电致变色材料具有重要的科学及应用价值。在本论文中,采用给受-体结构分子设计方式,以三苯胺衍生物为给体单元、酮基/砜基为受体单元设计合成出一系列新型光电功能聚芳胺酮/聚芳胺砜,此类光电功能高分子材料在保留高性能聚合物的高热稳定性等特性的同时具有较低的驱动电位、良好的电化学稳定性以及电致变色和电控荧光性能。通过系统研究给体单元上不同侧链取代基变化对聚芳胺酮/聚芳胺砜基本性能和光电性能的影响,总结归纳出不同取代基团对此类光电功能高分子材料性能的影响规律,也为进一步开发高性能聚合物类光电材料提供了设计思路。本论文包括以下三部分具体工作内容:首先,根据文献及组内的前期工作确立了以“三苯胺-酮/砜”为“给-受体”重复单元的聚合物结构设计,并选择亲核取代缩聚作为该聚合物的制备方法。为确保能够制备出光电性质稳定的、具有可重复性的聚芳胺酮和聚芳胺砜类聚合物,开展了大量聚合反应的对比合成实验。在这一过程中总结出聚合的最优化条件,为制备新型高性能电致变色材料提供合成方面的理论支持。相较于优化前的反应条件,合成的聚芳胺酮及其共聚物的聚合度显着提升,由此导致材料的热稳定性也获得明显的提升。相比于大多数高性能电致变色聚合物的制备方法:这一聚合反应成本较低,所设计的聚合物仅需要制备合适的氨基单体,与二氟二苯酮/二氟二苯砜直接共聚即可获得目标产物。而且,在未来的工业化制备过程中完全可以直接沿用聚芳醚酮/聚芳醚砜的生产设备和条件,因此,这类材料具有巨大的应用潜力。其次,利用给-受体结构的设计,通过优化后的反应设计合成了一系列高性能聚合物类电致变色材料聚芳胺酮poly(aryl amino ketone)(PAAK)。所设计的聚合物的给体单元上含有不同取代基团,这些基团可以为给体单元带来不同的给电子能力以及共轭长度,通过结构与性能的对比探索了这类材料的构效关系。经测试证明,PAAK系列材料都具有电致变色特性,且各有特点:其中(1)PAAK-TPA-H展现出超快的变色速度,其着色和漂白时间均低于1 s;(2)PAAK-TPPA-OMe则拥有类似于导电聚合物的低驱动电位(0.50 V即可发生颜色的变化),且在近红外区展现出高达2400次的循环稳定性;(3)PAAK-TPACz-tBu则表现出了全系列聚合物中最高的着色效率(在730 nm高达907cm2 C-1)。第三,根据聚芳胺酮(PAAK)的实验经验,设计并合成了一系列含有不同取代基团的电致变色高性能聚合物聚芳胺砜poly(aryl amino sulfone)(PAAS)。相比于PAAK,PAAS系列聚合物在保留理想的高热稳定性同时,又具有更出色的溶解性,其薄膜在中性态下均表现出比PAAK薄膜更浅的颜色。更重要的是,PAAS系列聚合物的电致变色性能相比于PAAK得到大幅提升:尤其是PAAS-TPPA-OMe聚合物在测试时展现出最高的循环寿命(3900次)、最低的驱动电位(0.26 V)、快速的开关时间(6.0 s着色/4.3 s褪色)、理想的高对比度(688 nm处达87%、928 nm处达94%)和高着色效率(500 cm2 C-1和1131 cm2 C-1)。通过对比其结构与性能的关系,归纳总结出给-受体结构设计对高性能聚合物电致变色材料循环寿命的影响规律:(1)给体的推电子能力要与受体的拉电子能力匹配,才能有益于实现在电化学过程中电荷的注入和抽取平衡,这一点可以通过峰电流密度的比值Jred/Jox来确定;(2)更高的共轭程度有利于为给-受体结构提供更低的驱动电位Eonset。低驱动电位能够减少/避免电化学过程中的各种副反应发生,因而有利于提高材料的电化学循环稳定性。这种规律同样能够在其它已报道的其他体系电致变色高性能聚合物的文章中得到很好地印证,因此它对设计新型材料时拥有极高的参考价值和指导作用。总之,本论文中设计合成的新型聚芳胺酮及聚芳胺砜材料丰富了目前高性能聚合物类电致变色材料的种类,为开发新型光电高分子材料提供了新的思路。
马月姣[7](2020)在《基于双拉电子结构单元的共轭聚合物的合成及光伏性能》文中研究指明随着新型光伏材料的不断开发利用及光伏器件的不断优化,聚合物太阳能电池(PSCs)的光电转换效率迅速提高,表明PSCs具有商用化应用的巨大潜力。电子受体材料是光伏器件中重要的光敏活性层材料之一。其中,聚合物型的电子受体材料具有化学结构易于修饰、HOMO/LUMO能级可控、分子量大、结构与性能稳定性好等优点,因而受到越来越多研究人员的关注。本文设计并合成了两个系列同时具有两种拉电子结构单元的共轭聚合物材料,并将其应用于PSCs中,并详细研究其结构与性能的关系。1. 选用吡咯并吡咯二酮(DPP)为拉电子结构单元A,分别选取比DPP缺电子性更弱的二噻吩二酮(T)和比DPP缺电子性更强的萘二酰亚胺(NDI)为第二拉电子结构单元A’,设计并合成了两种A-A’型聚合物P(DPP-T)和P(DPP-NDI),并研究第二拉电子结构A’单元结构对聚合物性能的影响规律。研究结果表明,两种聚合物在300-950 nm波段有较宽的吸收光谱;由于DPP与二噻吩二酮的键接位阻较小,故P(DPP-T)在溶液和薄膜中均表现出一定的分子间π-π堆砌吸收峰;而DPP与NDI的键接位阻较大,故其P(DPP-NDI)没有表现出明显的分子间π-π堆砌吸收峰。P(DPP-T)的LUMO能级(-3.57 e V)过高,导致其不适宜于作为受体材料,以P(DPP-T)为给体材料,以PC71BM为受体材料,制备的PSCs器件,其PCE为3.1%。而基于NDI的聚合物P(DPP-NDI)具有低的LUMO能级(-4.00 e V),可作为受体材料,因此,以PBDB-T作为给体材料,P(DPP-NDI)为受体材料,制备PSCs器件,其PCE仅为0.2%。基于这两种聚合物的PSCs均表现出不够理想的PCE,原因可能是由于聚合物溶解性较差,导致共混膜形貌较差,因而激子分离效率低,电荷复合严重,光伏性能低。2. 以引达省并二噻吩(IDT)作为推电子结构D单元,在IDT两端键接偶极矩大且平面性好的双氰基取代茚酮(IC)为A单元,以吡咯并吡咯二酮(DPP)和键接二噻吩的二氟苯并噻二唑(DTDf BT)作为第二拉电子结构(A’)单元,设计并合成两种A-D-A-A’型聚合物非富勒烯受体(NFAs)材料P(IDTIC-DPP)和P(IDTIC-DTDf BT)。研究结果表明,两种聚合物均表现出较宽的光谱吸收,薄膜状态下的吸收边带超过900 nm,其LUMO能级均低于-3.80 e V,故可作为聚合物受体材料。两种聚合物的能级与PBDB-T匹配,且它们的吸收光谱也与PBDB-T互补,因此,以PBDB-T作为给体,以两种聚合物作为受体材料,制备了PSCs器件。由于P(IDTIC-DTDf BT)与PBDB-T具有较好双连续纳米相分离形貌,其共混膜的载流子迁移率较高,故其PSCs器件效率为6.05%(Jsc=14.99 m A cm-2,Voc=0.80 V,FF=50.43%);而聚合物P(IDTIC-DPP)与PBDB-T的共混薄膜形貌较差,其共混膜的载流子迁移率很低,因此基于P(IDTIC-DPP)的PSCs器件效率仅为0.72%。
王虎[8](2020)在《含氟噻吩衍生物的合成、表征及其聚合物的电致变色性能研究》文中研究表明电致变色是指在外加电压或电场的作用下,材料的颜色或透明度发生可逆变化的现象。目前,电致变色材料和技术已经被应用于许多领域,如智能窗、显示器、汽车防炫目后视镜、军事伪装等。在电致变色材料中,导电聚合物由于其分子结构易修饰、能带可调控、材料易加工等优点最具应用前景。为了更好地满足实际应用要求,设计、制备具有更高光学对比度、更快响应速度、更好稳定性的多色显示材料一直是研究人员的重点工作内容。而导电聚合物的微结构与电致变色性质(颜色变化、响应时间和循环稳定性)之间的内在联系备受关注,但是有关导电聚合物侧链的修饰、改造对其性能影响的研究还不多。另一方面,含氟有机化合物往往具有表面活性低、很好的疏水性能、热稳定性、抗氧化能力以及优良的耐候性等特点,引入有机氟化合物来改变和提高材料性能已经成为研究和开发新产品的热点。在本论文第一部分,我们设计合成了含氟噻吩衍生物单体3-(N-三氟乙酰氨基)噻吩,并通过X射线单晶衍射解析了该单体的分子结构。通过恒电位电化学聚合得到聚合物薄膜PF-TH,该聚合物薄膜能够从紫红色到浅蓝色的颜色转变。在586 nm波长下,PF-TH薄膜的对比度为46.4%,着色时间0.5 s,褪色时间0.4s;在1100 nm波长下,PF-TH薄膜的对比度为48.2%,着色时间0.3 s,褪色时间0.5 s,是一种具有快速响应的电致变色材料。本论文第二部分,我们将3-(N-三氟乙酰氨基)噻吩和3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)以不同摩尔比例进行电化学共聚制备了一类具有高电化学活性的电致变色共聚物薄膜P(F-TH:EDOT)s,该共聚物薄膜均表现出亲水性降低、亲油润湿性增强的表面。在0.1 mol?L-1Li Cl O4/CH3CN电解液中,共聚物P(F-TH:EDOT)-1/1在可见光波长616 nm下,光学对比度为55%,褪色时间为0.58 s,着色时间为0.7 s,着色效率为167.9 cm2?C-1,均优于以同种方法制备的PEDOT(对比度620nm 43%,褪色时间0.56 s,着色时间1.58 s,着色效率108.1 cm2?C-1)。将0.1 mol?L-1Li Cl O4/CH3CN电解液替换为高沸点Li Cl O4/PC电解液,P(F-TH:EDOT)-1/1仍表现出优于PEDOT的电致变色性能。因此,将3-(N-三氟乙酰氨基)噻吩与EDOT通过电化学共聚制备得到的新的电致变色薄膜不仅具有良好的性能,而且,我们发现通过改善薄膜电极对电解质溶液的润湿性能,能提高薄膜电极的电致变色性能,这一发现为获得性能优异的电致变色材料提供了新思路。
贾志艳[9](2020)在《引达省并二塞吩为基础的有机受体材料的设计合成及性能研究》文中指出传统的化石能源对环境带来巨大的污染,寻求新的可再生能源迫在眉睫。而太阳能资源丰富,清洁无污染,近年来成为一大研究热点。全聚合太阳能电池的机械性能、稳定性较好,对于基于萘酰亚胺(NDI)、苝酰亚胺(PDI)类聚合物受体而言,其吸光系数较低,限制了能量转化效率的进一步提高。因此,研究并发展新的聚合物受体材料对提高全聚合物有机太阳能电池的能量转化效率乃至未来的工业化都具有重要的意义。在第二章中,设计合成了基于2,2’-(2Z,2’Z)-((4,4,9,9-四十六烷基-4,9-二氢-s-引达省[1,2-b:5,6-b’]二噻吩-2,7-二基)双-(甲酰基)双(3-氧代-2,3-二氢-1H-吲哚-2,1-二亚基))二甲基壬腈,并以联噻吩、氟化联噻吩和氯化联噻吩为连接单元的受体聚合物PIDIC2T、PIDIC2T2F和PIDIC2T2Cl。紫外吸收和电化学测试,表明卤素取代对光吸收以及电化学性能几乎没有影响。但是器件性能明显不同,是因为载流子迁移率和器件形貌差异较大,导致填充因子从44%提升至62%,以此改善了光电转化效率。其中基于PIDIC2T2C1的器件的效率最优,达到7.11%。在第三章中,设计合成了引达省并二噻吩为基础的小分子受体IDIC2T,并将小分子IDIC2T作为活性链段,与不同长度烷基噻吩交替连接合成了四种多节棍型聚合物受体 PIDIC2TN3、PIDIC2TN4、PIDIC2TN5、PIDIC2TN6。紫外吸收研究表明,小分子和多节棍型聚合物的溶液态光吸收几乎一致,而薄膜状态下,聚合物的吸收光谱略有蓝移。电化学研究表明,小分子和多节棍型聚合物的能级结构相似。同时,以PM6为聚合物给体,制备了倒置的太阳能电池。研究结果表明,基于小分子IDIC2T的光电转化效率仅为2.81%,而基于聚合物PIDIC2TN3的光电转化效率达到6.25%,是因为PIDIC2TN3具有更高的短路电流密度和填充因子。在第四章中,设计合成了基于引达省并二噻吩,非共价键构象锁为连接单元的受体聚合物PIDICOBDT。研究表明,由于O…S,O…H之间的相互作用,使得PIDICOBDT表现出更加规整的共轭平面,表现出优异的光吸收性能和合适的能级。以PBDB-T为给体材料,制备了基于PIDICOBDT的全聚合物太阳能电池,研究发现,在退火条件下光电转化效率从4.08%提高到6.20%。
薛羽[10](2020)在《并噻吩-3,4-乙撑二氧噻吩共聚物的制备及其电致变色性能研究》文中研究表明随着对智能窗户,可穿戴电子设备和光学存储设备需求的不断增长,在低电压刺激下能够实现快速可逆光学转换的电致变色设备(ECD)实现了迅速的发展。相比于传统电致变色材料,本征态导电的有机电致变色聚合物(ECP)成本更低、加工性更好,具有大面积生产制造的可能性。此外,ECP可以通过合理的结构设计实现对其物理化学性质的调控,因此其被认为是制造新一代柔性智能光电器件非常有前途的材料之一。具有稠环结构的并噻吩类化合物拥有立构规整的平面结构,延长的π共轭体系和良好的载流子迁移率,已广泛应用于低带隙有机光伏电池(OPV),有机场效应晶体管(OFET)电活性材料的构筑。然而,此类拥有稠环结构的并噻吩类化合物的电致变色性能还没有得到深入研究。基于此,本论文通过电聚合的方式合成了一系列基于并噻吩(TT、DTT)、和3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)及其衍生物3,4-乙撑二硫噻吩(EDTT)的电致变色聚合物,系统探究了3种不同摩尔比的P(EDOT-co-TT)薄膜及4种P(EDOTs-TT/DTT)薄膜的物理化学、电化学性质及电致变色性能,揭示了聚合物分子结构与各项性能的关联。具体研究内容和结果如下:1、通过在聚并噻吩(PTT)的主链引入EDOT单元,实现了PTT电致变色性能的改善。利用电化学共聚的方式在乙腈-四丁基六氟磷酸铵(0.1 M)体系内制备了不同前驱体摩尔比的P(EDOT-co-TT)薄膜。通过电化学手段和四探针法对P(EDOT-co-TT)的循环伏安特性、稳定性及电导率进行了详细的探究。研究发现EDOT单元的引入,有效改善了PTT的氧化还原活性及循环伏安稳定性及电导率,当EDOT与TT比例为2:1时,P(EDOT-co-TT)柔性薄膜的电导率高达93.95S cm-1。通过电化学工作站与紫外-可见吸收光谱的联用研究发现EDOT单元的引入,大幅提升了P(EDOT-co-TT)薄膜的电致变色性能,光学对比度整体提升至22%-45%之间,转换时间在0.5-1.8 s内,着色效率在77-119 cm2 C-1之间。2、通过有效延长前驱体的平面共轭长度,实现了PTT类共轭聚合物电致变色性能的突破。通过Stille偶联反应合成了以EDOT为封端,TT或DTT为核心基团的两种聚合物前驱体。利用核磁共振氢谱、紫外-可见吸收光谱及量子化学计算对前驱体的化学结构及理论带隙水平进行探究。利用电化学聚合的方式在二氯甲烷-四丁基六氟磷酸铵(0.1 M)体系内合成了相应的聚合物薄膜,结合红外吸收光谱、热重分析、形貌分析及电化学分析等手段对聚合物薄膜的成分结构、微观形貌、氧化还原特性及循环伏安稳定性进行了细致的探究。所制备的聚合物PETTE和PEDTTE均表现出高的电化学活性和氧化还原稳定性,在10000次氧化还原之后,PETTE和PEDTTE薄膜的电活性依旧可以维持在69.73%和43.2%以上。通过电化学工作站与紫外-可见吸收光谱仪的联用对两种聚合物薄膜的光谱电化学和电致变色动力学进行了细致的研究。聚合物薄膜展现出优异的电致变色性能,包括高的光学对比度(59.61%)、短的光学转换时间(0.55 s)、高的着色效率(288.37 cm2 C-1),以及出色的循环稳定性和色彩持久性。3、通过改变前驱体的平面结构,实现了PTT类共轭聚合物的多色转换及电致变色性能的大幅提升。以TT为封端,EDOT或EDTT为核心基团,通过Stille偶联反应合成了两种具有不同平面程度的聚合物前驱体。利用核磁共振氢谱、紫外-可见吸收光谱及量子化学计算等方式对前驱体的化学结构及理论带隙水平进行探究。利用电化学聚合的方式在二氯甲烷-四丁基六氟磷酸铵(0.1 M)体系内合成了相应的聚合物薄膜,结合红外吸收光谱、热重分析、形貌分析及电化学分析对聚合物薄膜的组成结构、微观形貌、氧化还原性质及循环伏安稳定性进行了细致的探究。研究发现具有扭曲分子平面结构的前驱体带隙明显变宽,从而导致起始氧化电位明显提高。通过电化学工作站与紫外-可见吸收光谱仪的联用对两种聚合物薄膜的光谱电化学和电致变色动力学进行了细致的研究。研究发现扭曲的结构仍然可以表现出良好的电致变色性能,例如更高的光学对比度(70.8%),良好的着色效率(331.3 cm2 C-1)和快速的响应时间(0.72 s)。通过系统地研究了聚合物前驱体的空间结构效应对电致变色聚合物性能的影响,有利于新型高性能电致变色材料的开发。
二、噻吩衍生物电化学共聚与性能研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、噻吩衍生物电化学共聚与性能研究(论文提纲范文)
(1)直接C-H/C-H偶联缩聚法合成给体-受体型聚噻吩衍生物及其光电性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 导电高分子简介 |
1.2 聚噻吩基本性质及应用 |
1.3 聚噻吩合成方法 |
1.3.1 电化学聚合 |
1.3.2 化学氧化聚合 |
1.3.3 传统交叉偶联聚合 |
1.3.4 直接芳基化聚合 |
1.3.5 直接C-H/C-H偶联缩聚 |
1.4 给体-受体型聚噻吩在有机太阳能电池(OSC)中的应用 |
1.5 给体-受体型聚噻吩在有机发光二极管(OLED)中的应用 |
1.6 课题提出及创新点 |
1.6.1 课题提出 |
1.6.2 课题创新点 |
1.6.3 研究意义 |
第二章 羧酸酯取代聚噻吩衍生物合成及聚合机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂及仪器 |
2.2.2 单体合成 |
2.2.3 羧酸酯取代聚噻吩衍生物的合成 |
2.2.4 对照聚合物P1*合成 |
2.3 结果讨论 |
2.3.1 单体合成及结构表征 |
2.3.2 聚合反应条件优化 |
2.3.3 聚合物合成及结构表征 |
2.3.4 聚合物分子量分布情况 |
2.4 聚合反应机理研究 |
2.4.1 单体竞聚率分析 |
2.4.2 反应时间对共聚反应的影响 |
2.4.3 聚合机理推测 |
2.5 本章小结 |
第三章 羧酸酯取代聚噻吩衍生物光伏性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂及仪器 |
3.2.2 光谱测试 |
3.2.3 电化学性质测试 |
3.2.4 热稳定性能测试 |
3.2.5 结晶性能测试 |
3.2.6 密度泛函理论计算方法 |
3.2.7 光伏器件制备 |
3.3 聚合物的基本性能表征 |
3.3.1 密度泛函理论计算 |
3.3.2 光学性质 |
3.3.3 电化学性质 |
3.3.4 热稳定性 |
3.3.5 结晶性 |
3.4 光伏器件性能 |
3.4.1 器件结构优化 |
3.4.2 聚合物P1 和P1*的外量子效率分析 |
3.4.3 活性层形貌分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 含氟代苯并三氮唑结构的聚噻吩衍生物合成及OLED性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂及仪器 |
4.2.2 聚合物P5、P6 合成 |
4.2.3 光谱测试 |
4.2.4 电化学性质测试 |
4.2.5 热稳定性能测试 |
4.2.6 密度泛函理论计算方法 |
4.2.7 OLED器件制备 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 结构表征 |
4.3.2 分子量测定 |
4.3.3 密度泛函理论计算 |
4.3.4 光物理性质 |
4.3.5 电化学测试 |
4.3.6 热稳定性 |
4.3.7 聚合物P5 和P6 的电致发光特性 |
4.4 本章小结 |
第五章 全文总结 |
参考文献 |
附录 A |
在学期间取得的科研成果和科研情况说明 |
致谢 |
(2)苯并二吡咯酮与萘并二噻吩共聚物的合成及性质研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号说明 |
1.绪论 |
1.1 引言 |
1.2 聚合物太阳能电池 |
1.2.1 聚合物太阳能电池构成 |
1.2.2 理想太阳能聚合物所需的属性 |
1.3 D-A共轭聚合物 |
1.4 用于构筑D-A聚合物的噻吩类供体单元 |
1.4.1 苯并二噻吩 |
1.4.2 二噻吩并苯并二噻吩 |
1.4.3 噻唑并噻唑 |
1.4.4 萘并二噻吩 |
1.4.5 二噻吩并萘并二噻吩 |
1.5 用于构筑D-A聚合物的内酰胺类受体单元 |
1.5.1 吡咯并吡咯二酮 |
1.5.2 苯并二吡咯酮 |
1.6 三元共聚合物 |
1.7 本论文的研究目的意义及研究内容 |
2.苯环修饰的苯并二吡咯酮与萘并二噻吩的共聚及性能 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验仪器及试剂 |
2.2.2 合成路线及步骤 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 聚合物的合成与结构 |
2.3.2 聚合物的分子量测试 |
2.3.3 单体与聚合物的光学性质 |
2.3.4 聚合物的电化学性质 |
2.3.5 聚合物的热稳定性 |
2.4 本章小结 |
3.噻吩环修饰的苯并二吡咯酮与萘并二噻吩的共聚及性能 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验仪器及试剂 |
3.2.2 合成路线及步骤 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 聚合物的合成与结构 |
3.3.2 聚合物的分子量测试 |
3.3.3 单体与聚合物的光学性质 |
3.3.4 聚合物的电化学性质 |
3.3.5 聚合物的热稳定性 |
3.4 本章小结 |
4.结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
(3)聚三甲基噻吩薄膜的电化学制备及其电致变色性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 电致变色导电聚合物概述 |
1.2.1 聚吡咯聚合物及衍生物 |
1.2.2 聚苯胺聚合物及衍生物 |
1.2.3 聚噻吩聚合物及衍生物 |
1.3 聚3-甲基噻吩电致变色性能的研究现状 |
1.3.1 聚3-甲基噻吩的电致变色原理 |
1.3.2 聚3-甲基噻吩的电致变色性能 |
1.4 主要研究内容 |
第2章 材料制备与测试方法 |
2.1 材料制备 |
2.1.1 实验主要原材料 |
2.1.2 实验主要仪器设备 |
2.2 材料制备方法 |
2.2.1 电解液的配制方法 |
2.2.2 薄膜的电化学制备方法 |
2.2.3 聚苯乙烯模板的制备方法 |
2.3 测试与表征 |
2.3.1 表面形貌测试 |
2.3.2 电致变色性能测试 |
2.3.3 方阻测试 |
2.3.4 傅里叶红外光谱测试 |
2.3.5 共聚焦拉曼散射测试 |
2.3.6 能量色散X射线荧光光谱测试 |
第3章 PMeT薄膜的均匀性制备及变色性能 |
3.1 引言 |
3.2 PMeT薄膜的成长机理及动力学模型 |
3.2.1 恒电流密度法制备PMeT薄膜及均匀性分析 |
3.2.2 电化学聚合PMeT薄膜的生长动力学分析 |
3.3 预成核法制备PMeT薄膜工艺设计及变色性能 |
3.3.1 预成核法制备PMeT薄膜 |
3.3.2 不同厚度PMeT薄膜的预成核法制备及电致变色性能 |
3.3.3 不同方法制备的PMeT薄膜电致变色性能对比 |
3.4 预成核PMeT薄膜的热处理及电致变色性能 |
3.5 本章小结 |
第4章 高稳定P(EDOT-MeT)薄膜的共聚及变色性能 |
4.1 引言 |
4.2 单体浓度比例对薄膜及电致变色性能的影响 |
4.2.1 不同浓度比例单体制备P(EDOT-MeT)薄膜 |
4.2.2 单体浓度比例对共聚物成膜及形貌的影响 |
4.2.3 单体浓度比例对共聚物薄膜电致变色性能的影响 |
4.3 聚合电压对薄膜电致变色性能的影响 |
4.3.1 不同聚合电压制备P(EDOT-MeT)薄膜 |
4.3.2 聚合电压比对共聚物成膜及形貌的影响 |
4.3.3 聚合电压对共聚物薄膜电致变色性能的影响 |
4.4 聚合时间对薄膜电致变色性能的影响 |
4.4.1 不同聚合时间制备P(EDOT-MeT)薄膜 |
4.4.2 聚合时间比对共聚物成膜及形貌的影响 |
4.4.3 聚合时间对共聚物薄膜电致变色性能的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 快响应多孔P(EDOT-MeT)薄膜的制备及变色性能 |
5.1 引言 |
5.2 薄膜的原位变色响应动力学分析 |
5.3 多孔结构P(EDOT-MeT)薄膜制备及电致变色性能 |
5.3.1 多孔P(EDOT-MeT)薄膜的制备及表征 |
5.3.2 多孔P(EDOT-MeT)薄膜的电致变色性能研究 |
5.4 多孔PEDOT薄膜的制备及电致变色性能 |
5.4.1 多孔PEDOT薄膜的制备及表征 |
5.4.2 多孔PEDOT薄膜的变色性能 |
5.5 多孔PEDOT和 P(EDOT-MeT)薄膜对比度衰减机理 |
5.6 本章小结 |
结论 |
论文创新点 |
展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
附件 |
(4)萘二酰亚胺类无规共轭聚合物和手性小分子的合成及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 有机场效应晶体管的发展 |
1.3 有机场效应晶体管的器件结构和工作原理 |
1.4 有机场效应晶体管的性能参数 |
1.5 有机半导体材料 |
1.5.1 有机小分子半导体材料 |
1.5.2 聚合物半导体材料 |
1.5.3 手性有机半导体材料 |
1.6 本论文选题依据和研究思路 |
第二章 萘二酰亚胺类无规共轭聚合物的合成及其性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 合成与表征 |
2.2.2 材料的热学、光学及电化学性质研究 |
2.2.3 场效应晶体管性能研究 |
2.2.4 薄膜形貌表征 |
2.3 本章小结 |
第三章 萘二酰亚胺类手性小分子的合成及其性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 合成与表征 |
3.2.2 材料的单晶结构 |
3.2.3 材料的热学、光学及电化学性质研究 |
3.2.4 场效应晶体管性能研究 |
3.2.5 薄膜形貌表征 |
3.3 本章小结 |
第四章 全文总结与展望 |
4.1 全文总结 |
4.2 工作展望 |
第五章 实验部分 |
5.1 仪器与试剂 |
5.2 化合物的合成与表征 |
参考文献 |
附录 A 聚合物的分子量分布 |
附录 B 新化合物的核磁氢谱 |
附录 C 新化合物的核磁碳谱 |
附录 D 新化合物的高分辨质谱 |
附录 E 聚合物/新化合物的元素分析数据 |
附录 F 新化合物的红外光谱 |
附录 G 新化合物的单晶数据 |
附录 H 聚合物/新化合物的转移/输出曲线 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(5)基于氮杂环的有机半导体的设计、合成与应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
专用术语注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 有机半导体材料 |
1.2.1 硫杂有机半导体材料 |
1.2.2 磷杂有机半导体材料 |
1.2.3 硅杂有机半导体材料 |
1.2.4 氟杂有机半导体材料 |
1.2.5 硼杂有机半导体材料 |
1.2.6 氮杂有机半导体材料 |
1.3 有机电子器件简介 |
1.3.1 有机太阳能电池的基本结构和工作原理 |
1.3.2 有机场效应晶体管的基本结构和工作原理 |
1.3.3 有机发光二极管的基本结构和工作原理 |
1.4 本论文设计思路 |
第二章 新型苯唑并苝稠环化合物的合成及光伏应用 |
2.1 设计思路 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 试剂和药品 |
2.2.2 仪器和表征 |
2.2.3 理论计算方法 |
2.2.4 材料合成与表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 热性能和光物理性质 |
2.3.2 电化学测试和理论计算 |
2.3.3 有机太阳能电池性能 |
2.3.4 形貌表征 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于六元氮杂环的蓝光主体材料的合成与应用 |
3.1 设计思路 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 试剂和药品 |
3.2.2 仪器和表征 |
3.2.3 理论计算方法 |
3.2.4 材料合成与表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 单晶分析 |
3.3.2 非共价键作用分析 |
3.3.3 热性能和光物理性质 |
3.3.4 电化学性质和理论计算 |
3.3.5 Ph OLED的电致发光性能 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于二嗪的共轭聚合物应用于双极性场效应晶体管 |
4.1 设计思路 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 试剂和药品 |
4.2.2 仪器和表征 |
4.2.3 理论计算方法 |
4.2.4 材料合成与表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 热性能和光物理性质 |
4.3.2 电化学测试和理论计算 |
4.3.3 有机场效应晶体管性能 |
4.3.4 形貌表征 |
4.4 本章总结 |
第五章 基于联吡啶的聚合物的合成与表征 |
5.1 设计思路 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 试剂和药品 |
5.2.2 仪器和表征 |
5.2.3 理论计算方法 |
5.2.4 材料合成与表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 热性能和光物理性能 |
5.3.2 电化学性能和理论计算 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
参考文献 |
附录1 部分化合物的表征数据 |
附录2 攻读博士学位期间撰写的论文 |
附录3 攻读博士学位期间申请的专利 |
附录4 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
致谢 |
(6)新型聚芳胺酮/聚芳胺砜类光电高分子材料的合成及其电致变色性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 电致变色技术概述 |
1.3 电致变色材料的分类 |
1.3.1 无机电致变色材料 |
1.3.2 有机电致变色材料 |
1.4 聚合物电致变色材料 |
1.4.1 导电聚合物类 |
1.4.2 高性能聚合物类电致变色材料 |
1.5 电致变色的对比参数 |
1.5.1 光学对比度 |
1.5.2 开关时间 |
1.5.3 着色效率 |
1.5.4 循环寿命 |
1.6 电控荧光材料 |
1.6.1 电控荧光材料的分类 |
1.6.2 评价电控荧光材料的性能参数 |
1.7 本论文的选题和设计思路 |
第二章 聚芳胺酮合成反应条件的优化 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 聚芳胺酮及其聚芳醚酮共聚物的合成路线 |
2.2.2 实验原料及试剂 |
2.2.3 测试仪器及方法 |
2.2.4 不同条件20%聚芳胺酮-聚芳醚酮共聚物的合成 |
2.2.5 不同比例聚芳胺酮-聚芳醚酮共聚物的合成 |
2.2.6 聚芳胺酮(PAAK-TPACz)的合成 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 催化剂用量对聚芳胺酮聚合的影响 |
2.3.2 分步投料对聚芳胺酮-聚芳醚酮共聚的影响 |
2.3.3 反应溶剂对聚芳胺酮聚合的影响 |
2.3.4 聚合物的结构表征 |
2.3.5 聚合物的溶解性 |
2.3.6 聚合物的热稳定性 |
2.4 小结 |
第三章 新型聚芳胺酮的设计合成及其电致变色性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 聚芳胺酮的合成路线 |
3.2.2 实验原料及试剂 |
3.2.3 测试仪器及方法 |
3.2.4 聚芳胺酮的合成 |
3.3 结果和讨论 |
3.3.1 聚芳胺酮的结构表征 |
3.3.2 聚芳胺酮的溶解性 |
3.3.3 聚芳胺酮的热稳定性 |
3.3.4 聚芳胺酮的紫外-可见吸收光谱 |
3.3.5 聚芳胺酮的荧光性质 |
3.3.6 聚芳胺酮的电化学性质 |
3.3.7 聚芳胺酮的光谱电化学性质 |
3.3.8 聚芳胺酮的电致变色性能 |
3.3.9 聚芳胺酮的电控荧光性能 |
3.4 小结 |
第四章 新型聚芳胺砜的设计合成及其电致变色性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 聚芳胺砜的合成路线 |
4.2.2 实验原料及试剂 |
4.2.3 测试仪器及方法 |
4.2.4 聚芳胺砜的合成 |
4.3 结果和讨论 |
4.3.1 聚芳胺砜的结构表征 |
4.3.2 聚芳胺砜的溶解性 |
4.3.3 聚芳胺砜的热稳定性 |
4.3.4 聚芳胺砜的紫外吸收光谱 |
4.3.5 聚芳胺砜的荧光性质 |
4.3.6 聚芳胺砜的电化学性质 |
4.3.7 聚芳胺砜的理论计算模拟 |
4.3.8 聚芳胺砜的光谱电化学性质 |
4.3.9 聚芳胺砜的电致变色性能 |
4.3.10 聚芳胺砜的电控荧光性能 |
4.3.11 给-受体结构设计与电致变色循环稳定性的关系 |
4.4 小结 |
第五章 结论与展望 |
参考文献 |
附录 补充数据 |
作者简历及学术成果 |
致谢 |
(7)基于双拉电子结构单元的共轭聚合物的合成及光伏性能(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 聚合物太阳能电池的研究 |
1.2.1 PSCs的发展简史 |
1.2.2 PSCs器件结构及其工作原理 |
1.2.3 PSCs器件参数及光电转化效率的影响因素 |
1.3 聚合物太阳能电池光电材料的发展与简介 |
1.3.1 PSCs给体材料的研究进展 |
1.3.2 PSCs受体材料的研究进展 |
1.4 本课题的提出依据及研究意义 |
第2章 基于DPP的A-A'共轭聚合物合成及性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 测试的方法、条件及试剂 |
2.2.2 聚合物的合成路线及步骤 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 聚合物的分子量 |
2.3.2 聚合物的热性能 |
2.3.3 聚合物的光物理性能 |
2.3.4 聚合物的电化学性能 |
2.3.5 聚合物的WAXRD及共混薄膜的载流子迁移率 |
2.3.6 聚合物的光伏性能 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于IDT的 A-D-A-A'型聚合物合成及性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 测试的方法、条件及试剂 |
3.2.2 聚合物的合成路线与步骤 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 聚合物的分子量 |
3.3.2 聚合物的热性能 |
3.3.3 聚合物的光物理性能 |
3.3.4 聚合物的电化学性能 |
3.3.5 活性层表面形貌 |
3.3.6 聚合物的电子迁移率 |
3.3.7 聚合物的光伏性能 |
3.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 试剂、药品以及纯化方法 |
附录B 仪器及测试条件和方法 |
在校期间发表的论文情况 |
(8)含氟噻吩衍生物的合成、表征及其聚合物的电致变色性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 电致变色材料 |
1.2.1 无机电致变色材料 |
1.2.2 有机电致变色材料 |
1.2.3 有机/无机复合电致变色材料 |
1.3 电致变色性能评价指标 |
1.3.1 光学对比度 |
1.3.2 响应时间 |
1.3.3 循环稳定性 |
1.3.4 着色效率 |
1.3.5 开路记忆效应 |
1.4 电致变色器件的结构与应用 |
1.4.1 电致变色器件的结构 |
1.4.2 电致变色器件的应用 |
1.5 含氟导电聚合物的研究现状 |
1.6 选题的目的和意义 |
第二章 3-(N-三氟乙酰氨基)噻吩的合成及其聚合物的电致变色性能 |
2.1 实验部分 |
2.1.1 药品与试剂 |
2.1.2 实验仪器及表征 |
2.1.3 3 -(N-三氟乙酰氨基)噻吩(F-TH)的合成 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 3 -(N-三氟乙酰氨基)噻吩(F-TH)的表征 |
2.2.2 3 -(N-三氟乙酰氨基)噻吩(F-TH)的单晶结构解析 |
2.2.3 3 -(N-三氟乙酰氨基)噻吩(F-TH)的分子轨道能级分布 |
2.2.4 PF-TH的电化学制备 |
2.2.5 PF-TH薄膜的光谱电化学测试 |
2.2.6 PF-TH薄膜的电致变色性能 |
2.3 本章小结 |
第三章 基于3-(N-三氟乙酰氨基)噻吩和EDOT的共聚物的电致变色性能 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 药品与试剂 |
3.2.2 实验仪器及表征 |
3.2.3 聚合物薄膜的电化学制备 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 PEDOT和 P(F-TH:EDOT)s聚合物薄膜的结构与形貌表征 |
3.3.2 PEDOT和 P(F-TH:EDOT)s聚合物薄膜的热分析 |
3.3.3 PEDOT和 P(F-TH:EDOT)s聚合物薄膜的电化学性质 |
3.3.4 PEDOT和 P(F-TH:EDOT)s聚合物薄膜的光谱电化学 |
3.3.5 PEDOT和 P(F-TH:EDOT)s聚合物薄膜的电致变色性能 |
3.3.6 PEDOT和 P(F-TH:EDOT)-1/1 薄膜在LiClO_4/PC电解液中的电致变色性能 |
3.4 本章小结 |
第四章 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
1 作者简历 |
2 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
3 发明专利 |
学位论文数据集 |
(9)引达省并二塞吩为基础的有机受体材料的设计合成及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 有机太阳能电池简介 |
1.2.1 有机太阳能电池的分类和结构 |
1.2.2 本体异质结有机太阳能电池的工作原理 |
1.2.3 有机太阳能电池的性能表征 |
1.3 有机太阳能电池的光活性层材料 |
1.3.1 基于富勒烯及其衍生物类受体材料 |
1.3.2 非富勒烯受体材料 |
1.4 本论文的研究内容,设计思路及创新点 |
1.4.1 本论文的研究内容 |
1.4.2 本论文的创新点 |
2 基于引达省二噻吩与卤代联噻吩共聚受体材料的合成与光伏性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验所需试剂及药品 |
2.2.2 实验设备 |
2.2.3 受体聚合物的合成 |
2.2.4 给体聚合物的合成 |
2.3 实验结果与讨论 |
2.3.1 合成与热力学性能表征 |
2.3.2 光学性能 |
2.3.3 电化学性能 |
2.3.4 聚合物的光伏性能的研究 |
2.3.5 外量子效率(EQE) |
2.3.6 载流子迁移率 |
2.3.7 表面形貌研究 |
2.4 本章小结 |
3 基于多节棍型的引达省二噻吩受体材料的合成与性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验所需试剂及药品 |
3.2.2 实验设备 |
3.2.3 小分子受体的合成 |
3.2.4 聚合物受体的合成 |
3.3 实验结果与讨论 |
3.3.1 合成与热力学性能表征 |
3.3.2 光学性能 |
3.3.3 电化学性能 |
3.3.4 光伏性能 |
3.4 本章小结 |
4 基于非共价键构象锁的引达省二噻吩受体材料合成与性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验所需试剂及药品 |
4.2.2 实验设备 |
4.2.3 受体聚合物的合成 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 合成与热力学性能表征 |
4.3.2 光学性能 |
4.3.3 电化学性能 |
4.3.4 光伏性能 |
4.4 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间取得的成果 |
致谢 |
(10)并噻吩-3,4-乙撑二氧噻吩共聚物的制备及其电致变色性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 电致变色概述 |
1.2.1 电致变色定义 |
1.2.2 电致变色材料分类 |
1.2.3 电致变色性能指标 |
1.3 导电聚合物电致变色材料 |
1.3.1 导电聚合物概述 |
1.3.2 导电聚合物电致变色材料 |
1.3.3 导电聚合物电致变色材料变色机理 |
1.3.4 导电聚合物电致变色材料研究现状 |
1.4 并噻吩类共轭聚合物电致变色材料 |
1.4.1 并噻吩类共轭聚合物的发展 |
1.4.2 并噻吩类共轭聚合物电致变色材料 |
1.5 论文工作的提出及主要内容 |
第2章 实验方法 |
2.1 药品试剂及仪器 |
2.1.1 药品试剂 |
2.1.2 仪器设备 |
2.2 聚合物前躯体的结构及光物理性能测试 |
2.2.1 ~1H NMR或~(13)C NMR谱测试 |
2.2.2 紫外-可见光谱测试 |
2.2.3 荧光光谱测试 |
2.2.4 理论计算 |
2.3 聚合物的制备及电化学性能表征 |
2.3.1 电化学合成及电化学性能测试 |
2.3.2 聚合物薄膜的去掺杂 |
2.4 聚合物的结构表征及形貌分析 |
2.4.1 红外光谱测试 |
2.4.2 扫描电子显微镜测试 |
2.4.3 电导率测试 |
2.5 聚合物光谱电化学及电致变色性能测试 |
2.5.1 光谱电化学测试 |
2.5.2 电致变色性能测试 |
第3章 TT与 EDOT电化学共聚物和合成及结构性能 |
3.1 前言 |
3.2 TT与 EDOT的电化学共聚 |
3.2.1 阳极极化曲线 |
3.2.2 循环伏安曲线 |
3.3 电导率测试 |
3.4 P(TT-co-EDOT)的电化学性能 |
3.4.1 P(EDOT-co-TT)的氧化还原行为 |
3.4.2 P(EDOT-co-TT)的氧化还原稳定性 |
3.5 P(EDOT-co-TT)的电致变色性能 |
3.5.1 光谱电化学 |
3.5.2 电致变色动力学 |
3.6 本章小结 |
第4章 EDOT-并噻吩-EDOT类聚合物电致变色材料 |
4.1 前言 |
4.2 EDOT-并噻吩-EDOT的合成 |
4.3 理论计算 |
4.4 EDOT-并噻吩-EDOT的光学性质 |
4.4.1 紫外-可见吸收光谱 |
4.4.2 荧光光谱 |
4.5 EDOT-并噻吩-EDOT的电化学性质 |
4.5.1 起始氧化电位测试 |
4.5.2 电化学聚合行为 |
4.6 结构表征和形貌分析 |
4.6.1 红外光谱 |
4.6.2 表面形貌 |
4.6.3 热重分析 |
4.7 聚合物氧化还原活性和稳定性表征 |
4.7.1 氧化还原活性 |
4.7.2 氧化还原稳定性 |
4.8 聚合物电致变色性能 |
4.8.1 光谱电化学 |
4.8.2 电致变色动力学 |
4.8.3 记忆效应 |
4.9 本章小结 |
第5章 TT-EDOTs-TT类聚合物电致变色材料 |
5.1 前言 |
5.2 TT-EDOTs-TT的合成 |
5.3 理论计算 |
5.4 TT-EDOTs-TT的光学性质 |
5.5 TT-EDOTs-TT的电化学性质 |
5.5.1 起始氧化电位测试 |
5.5.2 电化学聚合行为 |
5.6 结构表征和形貌分析 |
5.6.1 红外光谱 |
5.6.2 表面形貌 |
5.7 聚合物氧化还原活性和稳定性表征 |
5.7.1 氧化还原活性 |
5.7.2 氧化还原稳定性 |
5.8 聚合物电致变色性能 |
5.8.1 光谱电化学 |
5.8.2 电致变色动力学 |
5.8.3 开路记忆效应 |
5.9 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 核磁谱图 |
攻读硕士学位期间的研究成果及所获荣誉 |
致谢 |
四、噻吩衍生物电化学共聚与性能研究(论文参考文献)
- [1]直接C-H/C-H偶联缩聚法合成给体-受体型聚噻吩衍生物及其光电性能研究[D]. 韩冬. 天津理工大学, 2021(08)
- [2]苯并二吡咯酮与萘并二噻吩共聚物的合成及性质研究[D]. 石淦徽. 青岛科技大学, 2021(01)
- [3]聚三甲基噻吩薄膜的电化学制备及其电致变色性能研究[D]. 张航川. 哈尔滨工业大学, 2021
- [4]萘二酰亚胺类无规共轭聚合物和手性小分子的合成及其性能研究[D]. 周敏. 上海师范大学, 2021(07)
- [5]基于氮杂环的有机半导体的设计、合成与应用[D]. 陈志才. 南京邮电大学, 2019
- [6]新型聚芳胺酮/聚芳胺砜类光电高分子材料的合成及其电致变色性能研究[D]. 韩韫韬. 吉林大学, 2020(02)
- [7]基于双拉电子结构单元的共轭聚合物的合成及光伏性能[D]. 马月姣. 湘潭大学, 2020(02)
- [8]含氟噻吩衍生物的合成、表征及其聚合物的电致变色性能研究[D]. 王虎. 浙江工业大学, 2020(02)
- [9]引达省并二塞吩为基础的有机受体材料的设计合成及性能研究[D]. 贾志艳. 西安科技大学, 2020(01)
- [10]并噻吩-3,4-乙撑二氧噻吩共聚物的制备及其电致变色性能研究[D]. 薛羽. 江西科技师范大学, 2020