两种含钌聚合物光伏材料的合成与表征

【摘要】：本论文基于染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cells，简称DSSC)对敏化剂和电解质的要求及其最新发展趋势，设计并合成了两个系列同时带有空穴传输基团和染料部分的双功能聚合物光伏材料。 首先，参照文献合成了两种联吡啶钌小分子配合物RudmbpyCl_2(Ru-1)和Ru[bpy(COOEt)_2]_2Cl_2)(Ru-2)。以~1H NMR、Ft-IR确定了其结构；UV-vis吸收光谱表明其吸收范围在300～700nm之间，与太阳光谱很匹配；循环伏安特性测量表明其能级与二氧化钛能级匹配。 其次，通过自由基聚合分别制备了甲基丙烯酸甲酯—乙烯基咔唑—乙烯基吡啶共聚物(简称PV)和甲基丙烯酸甲酯—乙烯基咔唑—丙烯酸共聚物(简称PA)两种共聚物。其中，咔唑基团的引入可增加聚合物的空穴传输能力；具有配位能力的吡啶基团或羧基的引入使聚合物易于结合小分子钌配合物。再将一定量的PV与Ru-1、PA与Ru-2反应制备了两个系列同时含钌配合物染料和乙烯基咔唑的双功能聚合物光伏材料PV-Ru和PA-Ru。 最后，用GPC、FT-IR、UV-vis、TG和CHI650电化学工作站对PV、PA、PV-Ru和PA-Ru结构和性能进行了表征。FT-IR和UV-vis结果表明，小分子联吡啶钌配合物成功地键合到共聚物侧链上；热分析结果表明，联吡啶钌配合物的引入，改善了聚合物的热稳定性，热分解温度提高了近50℃；UV-vis结果显示，聚合物具备了小分子联吡啶钌配合物的光吸收性能，能有效的吸收太阳能量；从电化学测得的数据看出聚合物的能级与二氧化钛能级匹配。 通过以上研究，本论文作者认为PV-Ru和PA-Ru在热性能、光谱吸收和能级匹配方面都满足制备DSSC的要求，有可能在DSSC器件制备中作为空穴传输材料和染料敏化剂。 【关键词】：敏化剂 空穴传输 双功能聚合物 光伏材料 染料敏化太阳能电池
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstact4-6
• 目录6-8
• 第一章 文献综述和课题提出8-26
• 1.1 染料敏化太阳能电池(DSSC)的发展简介8-9
• 1.2 染料敏化太阳能电池的特点9-10
• 1.3 染料敏化纳米太阳能电池的结构和基本原理10-12
• 1.4 影响DSSC太阳能电池转换效率的因素12-15
• 1.4.1 电极12
• 1.4.2 染料敏化剂12-14
• 1.4.3 电解质14-15
• 1.5 聚合物在DSSC中的应用15-24
• 1.5.1 聚合物作为电解质在DSSC中的应用进展15-20
• 1.5.2 聚合物作为空穴传输材料20-22
• 1.5.3 聚合物作为敏化剂在DSSC中的应用进展22-24
• 1.6 课题的提出24-26
• 第二章 原料试剂纯化和仪器26-31
• 2.1 原料和试剂26-27
• 2.2 试剂的纯化27-28
• 2.2.1 原料的纯化27-28
• 2.2.1 溶剂的纯化28
• 2.3 主要实验设备仪器28-29
• 2.4 测试设备仪器29-31
• 第三章 联吡啶钌小分子配合物的合成与表征31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 实验部分31-33
• 3.2.1 Ru-1的合成31-32
• 3.2.2 Ru-2的合成32-33
• 3.3 结果讨论33-41
• 3.3.1 物理性质33
• 3.3.2 核磁33-36
• 3.3.3 红外光谱分析36-37
• 3.3.4 紫外吸收性能37-39
• 3.3.5 循环伏安特性39-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第四章 含钌聚合物(PV-Ru)的合成与表征43-54
• 4.1 引言43
• 4.2 实验部分43-46
• 4.2.1 乙烯基咔唑-甲基丙烯酸甲酯-乙烯基吡啶共聚物(PV)的合成43-45
• 4.2.2 含钌聚合物(PV-Ru)的合成45-46
• 4.3 结果讨论46-52
• 4.3.1 分子量及其分布46-47
• 4.3.2 溶解性47-48
• 4.3.3 红外光谱分析48-49
• 4.3.4 热稳定性分析49-50
• 4.3.5 紫外-可见吸收光谱分析50-52
• 4.3.6 循环伏安特性52
• 4.4 本章小结52-54
• 第五章 含钌聚合物(PA-Ru)的合成与表征54-65
• 5.1 引言54
• 5.2 实验部分54-57
• 5.2.1 乙烯基咔唑-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物(PA)的合成54-55
• 5.2.2 乙烯基咔唑-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物中羧基的测定55-56
• 5.2.3 含钉聚合物(PA-Ru)的合成56-57
• 5.3 结果讨论57-63
• 5.3.1 分子量及其分布57-58
• 5.3.2 溶解性58-59
• 5.3.3 红外光谱分析59-60
• 5.3.4 热稳定性分析60-61
• 5.3.5 紫外-可见吸收光谱分析61-62
• 5.3.6 循环伏安特性62-63
• 5.4 本章小结63-65
• 参考文献65-71
• 攻读硕士期间发表的论文71-72
• 致谢72

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

纳米尺度TiO_2聚苯胺多孔膜电极光电化学研究    柳闽生,郝彦忠,乔学斌,杨迈之,蔡生民,李永舫

纳米尺度TiO_2/聚吡咯多孔膜电极光电化学研究    柳闽生,杨迈之,郝彦忠,余赪,蔡生民,李永舫

一种具有可逆光加工特性的偶氮聚电解质的合成与表征    王国杰,和亚宁,王晓工

聚吡咯敏化纳米结构TiO_2电极的光电化学研究    康志敏,郝彦忠,王庆飞,童汝亭,李军锁

光电池染料敏化的研究进展    敬炳文,张曼华,沈涛

联吡啶钌络合物敏化钠晶多孔TiO_2薄膜电极光电性能研究    杨蓉,王维波,肖绪瑞,侯原军,张宝文,曹怡

染料敏化太阳能电池中聚合物电解质的优化    张昌能,王淼,周晓文,林原,方世璧,李学萍,肖绪瑞,岑况

聚丙烯酸电解质准固态染料敏化TiO_2太阳能电池    魏月琳,黄昀昉,吴季怀,郝三存

染料敏化太阳电池中固体电解质研究进展    叶宏伟,陈红征,汪茫

染料敏化太阳能电池中染料和电极的研究    叶宏伟

回转窑煅烧钛白参数优化研究    邹建新,梅涛,郑洪

去甲肾上腺素在碳纤维修饰电极上的电化学行为研究    宋琼,金葆康

混合自组装层纳米金修饰电极制备及电化学行为    桂学琴;汪海燕;王世君;金葆康;

YPA_4碳糊修饰电极的制备及在镉的痕量分析中的应用    田春香,陈艳玲,袁军华,王修中

基于Nafion/天青A/纳米金层层自组装固定酶的过氧化氢生物传感器    李华刚;袁若;柴雅琴;苗向敏;卓颖;洪成林;

掺铁纳米TiO_2粉体的制备及其光催化活性的研究    何开棘;张圣军;丁慧;王开明;

有机太阳能电池研究近况    赵文甲;司晶星;

热压处理对TiO_2溶胶光电催化活性的影响    鲁彬,贾振斌,李平,魏雨

掺锂聚苯胺/活性炭超级电容器电极材料的制备及电性能    毛定文;田艳红;

用NMR法研究色氨酸化学振荡反应的活性中心    原春兰

混合自组装层纳米金修饰电极的制备及电化学行为研究    金葆康;汪海燕;王世君;

纳米结构TiO_2/聚3-甲基噻吩多孔膜电极光电化学研究    郝彦忠;武文俊;

PPy/SnO_2复合纳米粉的制备及其光谱特性    李生英;陈明凯;王永红;何丽君;高锦章;杨武;

低温热氧化法合成ZnO纳米针及其生长机理研究    余雯;潘春旭;

有机染料对SnO_2、ZnO超微粒薄膜的光电转换性能的影响    滕月莉;陆慧;陆元成;潘孝仁;

化学学科发展综合报告(2006)    叶成;

吉布斯(Gibbs)自由能变化的原子平均值来判断铋矿物在硝酸溶液和氯水中的溶解顺序性    马哈亚·艾斯江;巴哈尔古丽·别克吐尔汗;

硫、氮共掺杂TiO_2纳米棒的合成及其光催化活性    王祖鹓;瞿亮;章福祥;杨雅莉;关乃佳;

麦芽糊精修饰测酚酪氨酸酶膜电极的研制    穆冬燕;

改性纳米二氧化钛薄膜制备及其在模拟海水中光生阴极保护性能研究    王爱萍

电致化学发光生物传感新技术的研究    云雯

基于厚膜技术的血液生物化学传感器的研究    徐惠

不同外围取代基卟啉和金属卟啉的合成及其修饰TiO_2研究    吕向菲

主—客体分子间相互作用的光电分析及人工神经网络预估研究    尚永辉

镍基纳米材料的制备及其非酶葡萄糖传感特性研究    李新

碳化钙与卤代烃、草酸化学反应制备微纳碳球及表征    谢永贵

可溶性含钌配合物和空穴传输基团聚酰亚胺光伏材料的合成与表征    王艳荣

石墨电极的电化学改性制备方法与准电容特性研究    范新庄

聚偏氟乙烯基微孔—凝胶聚合物电解质的制备及其在DSSC中的应用研究    杨艳

聚苯胺修饰电极的制备及应用    刘琼艳

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

纳米金修饰电极的制备与应用研究    魏笑晗

五种新型杯[4]芳烃衍生物的合成、表征及在电分析中的应用研究    王成斌

基于树状高分子复合材料构建DNA电化学生物传感器的研究    蔡军

染料敏化太阳能电池光阳极和对电极的研究    冯小明

纳米电极界面功能膜的构建及其应用研究    朱和凤

球形催化剂的构建及其对甲醇的电氧化研究    高桂芹

几种基于卟啉的氧杂杯芳烃衍生物的合成及性质研究    方艳华

基于纳米材料修饰电极的几种环境污染物的测定方法研究    晏薇

五甲川菁染料的敏化作用及其在Gr¨atzel型太阳能电池中的应用    张莉,杨迈之,,高恩勤,乔学斌,郝彦忠,王艳琴,蔡生民,孟凡顺,田禾

自组装超薄膜:从纳米层状构筑到功能组装    吴涛,张希

侧链型偶氮聚电解质自组装和膜结构研究    庹新林,成昊,陈峥,王晓工

空间因素对敏化剂性质的影响    侯原军,张宝文,曹怡,肖绪瑞,杨蓉

有机电荷传输材料    王毅,刘燕刚,陈建国,黄德音

Graetzel型光电化学太阳能电池(PEC)研究进展    钱新明,白玉白,李铁津,汤心颐,吕红辉

染料敏化TiO_2纳米晶多孔膜电极的带边移动    郝彦忠,李卫华,何君勇,杨迈之,蔡生民

半导体纳晶多孔TiO_2薄膜的特性研究    王维波,张振宗,肖绪瑞

光电池染料敏化的研究进展    敬炳文,张曼华,沈涛

联吡啶钌络合物敏化钠晶多孔TiO_2薄膜电极光电性能研究    杨蓉,王维波,肖绪瑞,侯原军,张宝文,曹怡

乳化炸药新型高温物理敏化技术初步研究    李永;章结传;

單态氧    袁履冰,解怀宁

无梯岩石铵脲炸药研究    殷海权，王国良，杜风沛，贡桂红，范时俊，王进，张正杰，张林鹏

含敏化剂辐射硫化天然胶乳    叶春葆

曙红敏化微弧氧化TiO_2膜光催化研究    毕韶丹;苏会东;

二乙基硫醚光敏化氧化反应动力学的研究    崔国柱,徐伯豫,许大年,吴世康

以二氰蒽为敏化剂的聚异戊二烯敏化光降解    张启明,于国文,吴世康

光敏化氧化还原反应——Ⅳ.卟啉光敏还原甲基紫精量子产率的测定    吴国璋,胡明,梁晓光

三聚甲醛辐射后聚合—在微量载体敏化剂存在下固态三聚甲醛辐射后聚合的研究    张利华;李淑华;王世才;杨文襄;

新型光刻胶敏化剂的研究    邓舜扬;

含有三苯胺基溶液可加工的有机光伏材料与性能研究    何畅;张婧;吴广龙;赵光金;杨溢;李永舫;

新型有机光伏材料的制备及其光伏性能    刘平;洪锐彬;关丽;梁禄生;陈土华;童真;邓文基;

含有三苯胺基溶液可加工的有机光伏材料与器件研究    何畅;高雷;申素玲;邓丹;李志波;李永舫;

以三苯胺为核、苯并噻二唑-7-(4-己基噻吩)为臂溶液可加工星型有机分子光伏材料的制备    张婧;杨溢;何畅;何有军;赵光金;李永舫;

含有三苯胺基溶液可加工的有机光伏材料与器件研究    何畅;张婧;邓丹;李志波;李永舫;

侧链含苯并噻二唑受体的芴-咔唑类窄带隙聚合物光伏材料的合成及其光伏性能研究    聂凯旋;王亚飞;何宇;邓先平;周欣;陈建华;陶强;刘煜;朱卫国;

聚合物光伏材料的设计合成与器件优化    田文晶;

苝二酰亚胺衍生物及端苝交替低聚物光伏材料的合成    周曼溪;王聪;陈广新;李齐方;

新型给受体有机小分子、共轭聚合物光伏材料的研究    田文晶;李耀文;薛丽丽;李在房;

高迁移率宽吸收的黑色稠环共轭聚合物光伏材料    占肖卫;

河南亿盛年产5万吨光伏材料项目开工    记者 谢运和

光伏材料需求将长期两位数增长    王昕

争做中国一流光伏材料服务商    本报记者 许长江　通讯员 李继洲

各国赛跑光伏材料市场    本报记者 徐岩

内蒙古中环光伏材料一期工程开工奠基    记者 魏美丽

光伏材料公司力求变中智胜    王昕

光伏材料：廉价用能的关键    行者

光伏业飞跃须借力化工新材料    钱伯章

首府力争建成全国最大的光伏材料产业基地    记者 宋向华

江苏新能源企业来沪找“对象”    本报记者 张良

咔唑、吩噻嗪类有机发光材料的合成及性能研究    潘玉珍

基于蒽的有机电致发光材料的合成和性能研究    黄锦海

三苯胺类光敏染料用于染料敏化太阳能电池的研究    裴娟

含三苯胺基团有机空穴传输材料的合成与性能研究    徐清

H_2O_2敏化纳米TiO_2及其可见光催化活性研究    邹建

多晶硅及碲化镉薄膜光伏材料关键制备技术的研究    罗翀

无机光伏材料缺陷的第一性原理研究    冯春宝

组合材料库的液相并行合成及红色真空紫外荧光材料敏化剂的组合筛选    陈雷

有机光电材料分子结构与载流子传输性质关系的理论研究    段桂花

点击化学合成树枝状分子及其作为电致发光主体材料的研究    杨军

两种含钌聚合物光伏材料的合成与表征    晋玉霞

含三苯胺、噻吩、苯并噻二唑的光伏材料合成及性能研究    方艳

“技”与“艺”的统一    刘飞

苯并噻二唑/吡咯并吡咯二酮单元的有机光伏材料合成及性能研究    聂凯旋

含氮、氧、硫有机光伏材料的理论研究    于海华

基于胶体晶体组装制备抗反射及光伏材料    周佳真

苯并唑类聚合物光伏材料的设计合成与性能研究    丁娉

三键为桥的吡咯并吡咯二酮类窄带隙小分子的合成与光伏性质研究    姜雪莹

基于喹噁啉的星状有机光伏材料的合成及其性能研究    崔娇娇

基于苯并噻二唑、吡咯并吡咯二酮的有机光伏材料的合成及其性能研究    倪美君