论文部分内容阅读
随着全球经济的蓬勃发展和人口的快速增多,能源消费需求逐年增加,而石化能源储量终归有限,同时石化能源的过度消费导致的全球气候变化问题和环境污染问题越来越受到人们的广泛关注。有机共轭小分子和聚合物是一类在主链上含有大π电子离域的功能性材料,既具有半导体的电学性质,又具有可溶液加工和柔性等突出特点,在目前的有机电致发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳能电池,以及气体吸附分离等多个领域中引发了持续的研究热潮。因此基于共轭小分子和聚合物为主要承载体的新能源利用和环境治理的研究就显得尤为紧迫和重要。以此衍伸的有机微孔储能聚合物材料和有机小分子薄膜太阳能电池凭借自身具有的卓越优点而备受科学家的青睐。本论文主要是从来源广泛的化工产品有机小分子咔唑和噻吩出发,设计并合成了一系列新型有机共轭材料,主要包括有机微孔储能聚合物材料和有机小分子太阳能电池材料。本论文的主要内容如下:1.以咔唑单元作为出发主体,通过中心核体的改善,设计并合成了新型有机微孔聚合物PCZ-DTBT-CZ和PCZ-TT-CZ,并对其进行了结构和性能的表征。两者均表现出了对CO2、CH4和H2等气体的优良的吸附和分离作用,展现出了这类材料在新能源气体的储存、开发和利用上的良好前景。2.以二维取代的苯并二噻吩（BDT）单元作为中心单元,氰基乙酸异辛酯基团作为封端基团,通过调控π桥噻吩[2,3-b]并噻吩（TT）单元的不同位置（末端或中间）,设计并构建了两种具有不同骨架构型的A-D-A型有机小分子DCATT和DCATT-L,除了对两种小分子的化学结构以及基本的光学和电化学性质进行详细表征之外,着重研究了两种有机小分子在有机太阳能电池中的应用,探讨了不同分子的骨架构型对于光伏性能的影响,研究发现,相比于TT单元处于中间时的Z构型,当处于末端时,骨架呈现更为直线型,同时表现出更优异的光电能量转换效率,高达7.72%。