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本论文围绕共轭聚合物的设计、合成及其在光伏电池和离子检测中的应用,开展了以下几个方面的工作:
1.合成了一种侧链为空穴传输基元吩噻嗪乙烯基的聚噻吩衍生物(PTZV-PT)并对其进行了详细表征。研究结果表明这个聚合物有宽的吸收光谱(250nm-650 nm),相对高的空穴迁移率(6.8×10-3 cm2V-1s-1,FET法)及其较好的光伏性能(AM1.5;100 mW/cm2下的能量转换效率(PCE):1.0%)。
2.合成了三种三苯胺三乙烯作为桥连剂的聚噻吩衍生物(PT-TPAV5,PT-TPAV10和PT-TPAV15),对其进行了详细表征。原位吸收光谱表明该类聚合物展示了良好且可逆的电致变色性能。基于该类聚合物的太阳能电池的转换效率从PT-TPAV5的0.17%到PT-TPAV10的0.50%。初步结果表明适量的三苯胺三乙烯桥连剂能提高聚合物太阳能电池效率。
3.设计并合成了芳环上同时带有两个腈基和两个烷氧基链的聚合物DOCN-PPV。循环伏安图表明该聚合物还原起始电位为-1.06 Vvs.Ag/Ag+,而在正向电势区域,只有一个微弱的不可逆的氧化峰。原位吸收光谱确认了该聚合物可逆而稳定的n-掺杂/脱掺杂过程。
4.通过控制单体的不同进料比得到了一系列噻吩与1,4-二辛氧基苯-2,5-二腈基苯(DOCNP)的共聚物,通过调控DOCNP的含量使得这类聚合物从p型材料转变为n-型材料。基于P1-P3作为电子给体的太阳能电池效率的结果表明,一定量的DOCNP电子受体单元引入聚合物主链中有利于光伏性能的提高。与没有DOCNP受体单元的P1比较,2.5%DOCNP含量的P2有较高的能量转换效率(0.80%vs.0.16%)。
5.合成了一种新的具有D-π-A结构的咔唑与噻吡嗪的交替共聚物P(CZ-TPZ),它能通过荧光和色度两种方式对汞离子进行实时检测、并具有高的检测选择性和灵敏度。当加入硫脲时,该聚合物由汞离子引起的荧光淬灭可以恢复,表明该聚合物对汞离子检测具有可逆性。