《含芴乙烯或苯乙烯主链型聚合金属配合物染料敏化剂的合成及其光伏性能研究（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《含芴乙烯或苯乙烯主链型聚合金属配合物染料敏化剂的合成及其光伏性能研究（学位论文-工学）（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学 校 代 码 10530 学 号 200906051276分 类 号 O641.4 密 级硕 士 学 位 论 文含芴乙烯或苯乙烯主链型聚合金属配合物 染 料 敏 化 剂 的 合 成 及 其 光 伏 性 能 研 究学 位 申 请 人 文高军指 导 教 师 钟超凡 教 授学 院 名 称 化学学院学 科 专 业 应用化学研 究 方 向 功 能 聚 合 金 属 配 合 物 的 合 成 与 应 用二 零 一 二 年 五 月Synthesis and Study on the Photovoltaic Propertiesof Main Chain Polymeric Metal Complexesdy
2、e-sensitizer containing fluorenevinylene orphenylenevinyleneCandidate Gaojun WenSupervisor Prof. Chaofan ZhongCollege College of ChemistryProgram Applied ChemistrySpecialization Polymeric Metal ComplexesDegree Master of EngineeringUniversity Xiangtan UniversityDate May, 2012湘潭大学学位论文原创性声明本 人 郑 重 声 明
3、： 所 呈 交 的 论 文 是 本 人 在 导 师 的 指 导 下 独 立 进 行 研 究 所 取 得 的研 究 成 果 。 除 了 文 中 特 别 加 以 标 注 引 用 的 内 容 外 本 论 文 不 包 含 任 何 其 他 个 人 或 集体 已 经 发 表 或 撰 写 的 成 果 作 品 。 对 本 文 的 研 究 做 出 重 要 贡 献 的 个 人 和 集 体 ， 均 已在 文 中 以 明 确 方 式 标 明 。 本 人 完 全 意 识 到 本 声 明 的 法 律 后 果 由 本 人 承 担 。作 者 签 名 ： 日 期 ： 年 月 日学位论文版权使用授权书本 学 位 论 文 作 者
4、完 全 了 解 学 校 有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 ， 同 意 学 校 保留 并 向 国 家 有 关 部 门 或 机 构 送 交 论 文 的 复 印 件 和 电 子 版 ， 允 许 论 文 被 查 阅 和 借阅 。 本 人 授 权 湘 潭 大 学 可 以 将 本 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内 容 编 入 有 关 数 据 库 进 行检 索 ， 可 以 采 用 影 印 、 缩 印 或 扫 描 等 复 制 手 段 保 存 和 汇 编 本 学 位 论 文 。涉 密 论 文 按 学 校 规 定 处 理 。作 者 签 名 ： 日 期 ： 年 月 日导 师 签 名
5、： 日 期 ： 年 月 日摘 要摘 要随 着 现 代 社 会 的 高 速 发 展 ， 人 们 对 能 源 的 需 求 越 来 越 大 。 目 前 ， 化 石 能 源 作 为 现 在能 源 市 场 的 主 流 已 经 日 益 耗 竭 ， 且 因 化 石 能 源 的 使 用 导 致 的 环 境 问 题 也 已 经 严 重 影 响 到人 们 的 日 常 生 活 。 在 此 大 背 景 下 ， 发 展 新 型 可 再 生 能 源 迫 在 眉 睫 ， 这 也 响 应 了 倡 导 科 学发展观和实行低碳经济的潮流。在众多可再生能源( 如水能、风能、地热能、太阳能等)中 ， 太 阳 能 因 其 不 受 地
6、域 限 制 ， 庞 大 的 能 量 来 源 及 完 全 对 环 境 无 污 染 的 特 性 ， 注 定 会 替代 化 石 能 源 成 为 未 来 能 源 市 场 的 主 流 。太 阳 能 电 池 作 为 太 阳 能 利 用 的 主 要 模 式 ， 是 通 过 光 生 伏 打 效 应 ， 将 太 阳 能 转 化 为 电能 的 一 种 装 置 。 染 料 敏 化 太 阳 能 电 池 由 于 具 有 成 本 低 廉 、 原 料 来 源 广 、 可 柔 性 制 作 、 大面 积 成 膜 及 环 境 污 染 小 的 特 性 ， 近 年 来 受 到 广 泛 的 研 究 。 在 染 料 敏 化 太 阳 能
7、电 池 中 ， 光敏 染 料 是 灵 魂 部 分 ， 自 然 是 研 究 的 重 中 之 重 。 钌 配 合 物 由 于 其 优 良 的 光 电 性 质 及 光 伏 性能 成 为 最 常 用 的 光 敏 染 料 ， 但 其 发 展 也 遇 到 了 诸 多 瓶 颈 ， 如 钌 作 为 贵 金 属 ， 成 本 高 ， 资源 有 限 且 钌 配 合 物 的 合 成 和 提 纯 都 很 困 难 。 聚 合 金 属 配 合 物 解 决 了 这 些 问 题 ， 它 原 材 料广 泛 ， 合 成 渠 道 多 ， 成 本 低 。 聚 合 金 属 配 合 物 作 为 光 敏 染 料 多 以 D-A 结 构 出
8、现 ， 能 通过 电 子 给 体 和 电 子 受 体 分 子 间 的 电 荷 迁 移 作 用 (ICT)， 改 善 电 子 传 导 性 。 聚 合 金 属 配 合 物 ，能 通 过 共 聚 改 变 染 料 的 主 体 骨 架 ， 调 节 染 料 分 子 能 级 ， 拓 宽 染 料 的 吸 收 光 谱 ； 也 能 通 过选 择 廉 价 的 过 渡 金 属 离 子 形 成 金 属 配 合 物 ， 利 用 金 属 到 配 体 间 的 电 荷 迁 移 过 程 (MLCT)，提高敏化太阳能电池的光伏性能。基于以上我们设计合成两类主链型聚合金属配合物，并 通 过 FI-IR,1H-NMR,EA,GPC 对
9、 其 结 构 进 行 了 表 征 ， 利 用 热 重 测 试 了 其 热 稳 定 性 ， 利用 紫 外 光 谱 、 荧 光 光 谱 、 循 环 伏 安 法 测 试 了 其 光 学 及 电 化 学 性 质 ， 并 以 其 为 染 料 测 试 了其 光 伏 性 能 。主 要 研 究 内 容 及 结 果 ：1、 以 芴 或 苯 -芴 为 Donor， 以 C=C 为 桥联，以 8-羟 基 喹 啉 的 Zn( )或 Cd( )配合 物 为 Acceptor，合成了四种聚合金属配合物 P1-P4， 并 以 其 为 光 敏 染 料 应 用 到 敏 化 太阳 能 电 池 上 ， 其 相 应 的 光 电 转
10、化 率 分 别 为 1.99%, 1.92%, 2.05%和 1.90%。 通 过 热 力 学 测试，显示具有良好的热稳定性，适合染料敏化太阳能电池器件的研究与制作。2、以芴 -咔 唑 或 苯 -咔唑为 Donor， 以 邻 菲 洛 啉 的 Zn( )或 Cd( )配合物为 Acceptor，合 成 了 四 种 聚 合 金 属 配 合 物 P1-P4， 并 以 其 为 光 敏 染 料 应 用 到 敏 化 太 阳 能 电 池 上 ， 其 相应 的 光 电 转 化 率 分 别 为 0.82%, 1.05%, 0.99%, 1.15%。 通 过 以 上 的 测 试 结 果 我 们 可 以 看 出聚
11、合 金 属 配 合 物 作 为 一 种 新 型 有 机 材 料 应 用 于 太 阳 能 电 池 是 很 有 发 展 潜 力 的 。关 键 词 ： 聚 合 金 属 配 合 物 ； 芴 ； 咔 唑 ； D-A； 光 敏 染 料IAbstractAbstractWith the rapid development of society, the need of energy is growing. However, fossilfuels as the mainstream of energy sources have become increasingly depleted, and theenv
12、ironmental problems caused by the use of fossil fuels have taken impact seriously on dailylives of people. Therefore, development of new renewable energy is urgent. Among manyrenewable energies such as sunlight, wind, rain, tides, and geothermal heat, the sun energy isthe most potential energy, beca
13、use the sun energy is a clean and inexhaustible new energysource and without geographical restrictions.Solar cells as the main mode in the utilization of solar energy are devices based on solartechnology which convert sunlight directly into electricity under the photo-voltaic effect.Dye-sensitized s
14、olar cells (DSSCs) have been studied widely for the recent years due to lowcost, the wide source of raw materials, a large flexibility in shape, color, and the low pollutionof environment. Photosensitive dyes as the soul part of DSSCs are an important aspect of thestudy. Ru complexes are the most co
15、mmon photosensitive dye due to the high powerconversion efficiency. However, the development of Ru complexes as dyes has encounteredmany bottlenecks due to the rarity and high cost of the ruthenium metal and the difficultsynthesis and purification for Ru Complexes. Polymeric metal complexes solve th
16、esedifficulties. Polymeric metal complexes as the photosensitive dye have donor-bridge-acceptor (D-A) structure which the common character of these organic dyes. Electronicconductivity of polymeric metal complexes can be improved by charger transfer actionbetween Donor and Acceptor (ICT). Polymeric metal complexes can adjust HOMO andLUMO level and broaden the absorption spectra by copolymerization with differentmonomers. Meanwh
