【摘 要】
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本文首先综述噻吩的聚合方法及其应用,第二章和第三章采用Fe Cl3一步法制备五种噻吩均聚物、六种新型噻吩共聚物,第四章采用SUZUKI偶联反应制备两种新型苯并二噻吩衍生物。内容如下:(1)使用Fe Cl3化学氧化方法制备了聚噻吩(PTh)、聚(3-己基噻吩)(P3HT)、聚(3-己氧基噻吩)(P3HOT)、聚(3-庚氧基噻吩)(PHPOT)和聚(3-(2-(2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基)噻
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本文首先综述噻吩的聚合方法及其应用,第二章和第三章采用Fe Cl3一步法制备五种噻吩均聚物、六种新型噻吩共聚物,第四章采用SUZUKI偶联反应制备两种新型苯并二噻吩衍生物。内容如下:(1)使用Fe Cl3化学氧化方法制备了聚噻吩(PTh)、聚(3-己基噻吩)(P3HT)、聚(3-己氧基噻吩)(P3HOT)、聚(3-庚氧基噻吩)(PHPOT)和聚(3-(2-(2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基)噻吩)(PMET,侧链缩写为MPEG-3O)五种均聚物。从光物理性质、热稳定性、电性能、能带隙、能级和溶解性等多方面对均聚物的性质进行探究。研究发现,PHPOT在氯苯中的溶解性(7.0 mg/m L)比P3HT(0.1mg/m L)和PTh(不溶)好,PMET由于含有柔性侧基MPEG-3O,溶解性最好(73 mg/m L)。其它性质尤其是HOMO能级方面的比较,仅发现PHPOT(-5.19e V)与P3HT(-5.20 e V)相当。目前已有多篇文献报道P3HT用做钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料,因此PHPOT有望用于钙钛矿太阳能电池的空穴传输层。在此基础上,希望结合HPOT、MET以及3HT三种噻吩单体合成的均聚物优点,设计并合成了三种共聚物,分别是P(HPOT-3HT)、P(HPOT-MET)和P(HPOT-3HT-MET)。通过其性质(能级和溶解性)对比,发现含有烷基、烷氧基和MPEG-3O三种侧链的三元共聚物P(HPOT-3HT-MET)(-5.19 e V,1.0 mg/m L)可望用于钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料。(2)合成了一种新的噻吩衍生物单体2-(2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基)乙基-3-噻吩羧酸酯(MECT)。分别采用Fe Cl3化学氧化和电化学两种方法聚合,结果表明MECT不能被合成均聚物,这归因于噻吩环直接相连的酯键为较强的吸电子基。将MECT与活泼的噻吩单体3HT和HPOT共聚得到三种P(MECT-3HT)、P(MECT-HPOT)和P(MECT-HPOT-3HT)共聚物。P(MECT-HPOT)的溶解性(9.0mg/m L)和能级(-5.19 e V)较合适。少量吸电子基团酯键对共聚物的能级影响也较小。(3)采用SUZUKI偶联反应,探索了两种新型苯并二噻吩衍生物:2,6-双三苯胺-4,8-双(苯乙基-氧)苯并[1,2-B:4,5-B’]二噻吩(BDT-1-TPA),2,6-双三苯胺-4,8-双(对甲氧基-苯乙基-氧)苯并[1,2-B:4,5-B’]二噻吩(BDT-2-TPA)的制备路线。所得产品纯度还有待提高。以上聚合物和苯并二噻吩衍生物分别采用NMR、IR、热失重、UV-Vis、电化学循环伏安(CV)等方法进行结构和性能表征。以上(1)、(2)中的聚合物分子量采用GPC方法表征。
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