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聚合度及聚合位置可以被控制的、具有确定分子量的高纯度齐聚噻吩及其衍生物,不仅是研究聚噻吩及其衍生物的“模型”化合物,而且自身也是一种具有优异光、电性能的π电子系共轭化合物,因此近年来被用作功能性有机材料进行研究。为了研究齐聚噻吩及其衍生物的新性能,开拓其在更广阔领域的应用,本文设计、合成了一系列齐聚噻吩及其衍生物,分别研究了它们的光、电性能,并在此基础上进一步对它们的电致变色性能和光伏性能进行了探索性研究。
本论文中,所设计、合成的齐聚噻吩及其衍生物是:5-氰基-2,2:5,2"-三噻吩(3T-CN)、5,5"-二氰基.2,2:5,2"-三噻吩(3T-2CN)、2,2:5,2":5",2"-四噻吩(4T)、5-氰基-2,2:5,2":5",2"-四噻吩(4T-CN)、5,5"-二氰基-2,2:5,2":5",2"-四噻吩(4T-2CN)、N,N-双十八烷基-5,5"-双氰基-2,2:5,2":5",2"-四噻吩-4,4"-二酰胺(DNC18DCN4T)。用质谱、核磁共振氢谱、红外光谱和高效液相色谱对所合成的齐聚噻吩及其衍生物的结构进行了确认表征。
通过紫外可见光谱和循环伏安测定和计算了上述合成化合物的HOMO、LUMO轨道能级和带隙,利用荧光光度计测定了它们的荧光量子效率,最后对它们的光、电性能进行了分析。在有机盐/有机溶剂体系中,对3T-CN、4T、4T-CN的电致变色性能进行了研究,结果发现当进行电化学掺杂时,3T-CN膜的颜色由黄色变为蓝黑色,4T膜的颜色由淡黄色变为灰绿色,4T-CN膜的颜色由桔黄色变为墨绿色,且颜色变化都具有良好的可逆性。以ITO玻璃和ITO柔性PET聚酯作为基底,选用3T-CN、4T-CN与3,4,9,10-二萘嵌苯四甲酸二酐(PTCDA)及金属铝(Al)制备成硬质和柔性的异质结光伏电池器件,对器件的光伏性能进行了研究,发现3T-CN硬质和柔性光伏器件的光电转换效率分别为1.51%和0.86%,4T-CN硬质和柔性光伏器件的光电转换效率分别为3.98%和2.15%。