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1、聚合金属配合物论文：D-π-A型聚合金属配合物光敏染料的合成及光伏性能【中文摘要】太阳能作为一种清洁无污染且取之不尽、用之不竭的可再生能源日益受到人们的广泛关注,染料敏化太阳能电池具有高效率、低成本、易组装等技术优势,因而成为近年来太阳能光电转换领域的研究热点。目前普遍使用的光敏染料为金属钌吡啶配合物,然而贵金属钌的引入使得成本增高,并且严重污染环境。聚合金属配合物染料不仅具有有机高分子材料所具有的特性,同时因为结构中无机金属的存在,从而可以通过配位键和d-π反馈π键调控能隙宽度。因此,聚合金属配合物染料与配合物染料相比,具有的良好的光、热稳
2、定性和吸收光谱范围宽的优点,在光学、电学等方面都表现出独特的性能。本课题设计合成了含有D-π-A结构的聚合金属配合物染料,由于D-π-A体系能够加强电子推拉能力,不仅可以有效地拓宽染料分子的光谱响应范围,而且还可以实现染料激发态时的电荷有效分离。我们通过一系列测试手段(例如红外光谱、核磁共振和元素分析)对材料的结构进行了表征,并分别探讨了中心金属离子是Co(Ⅱ),Ni(Ⅱ),Cd(Ⅱ)时对材料性质的影响；同时通过热重分析和玻璃化转变温度测试了其热稳定性；利用紫外光谱、荧光光谱、循环伏安法研究了光物理性质和电化学性质,并测试了它们的光伏性能。主
3、要研究结果如下：1、通过在含有噻吩和苯乙撑或芴乙烯的主链中引入8-羟基喹啉的Cd(Ⅱ)配合物,设计合成了给体-连接桥-受体(D-π-A)结构的主链型聚合金属配合物染料B8QMEHP-Cd(Ⅱ),B8QF-Cd(Ⅱ)和B8QP-Cd(Ⅱ),并将其应用于染料敏化太阳能电池。研究发现长烷基链的引入改善了聚合金属配合物的溶解性,B8QMEHP-Cd(Ⅱ)支链中甲氧基的加入能够提高电池短路光电流,其光电转换效率为1.77%高于B8QF-Cd(Ⅱ)(1.48%)和B8QP-Cd(Ⅱ)(1.57%)。2、设计合成以噻吩和苯乙烯撑或芴乙烯作为给体(D),金属
4、配合物作为受体(A),碳碳双键为π连接桥的支链型共轭聚合金属配合物PCo-F、PCo-B、PNi-F和PNi-B,并将其应用于染料敏化太阳能电池,其能量转换效率分别为0.96%,1.01%,1.00%和1.21%。研究发现所合成的支链型含有Co(Ⅱ)金属配合物和Ni(Ⅱ)金属配合物的聚合物比我们之前在实验室中通过Yamamoto偶合得到的支链型含有Eu(Ⅲ)金属配合物的聚合物具有更好的溶解度,并有相近的能量转化效率,这为用过渡金属代替贵金属的研究提供了一个可能性。【英文摘要】Overthelastyears,asanovelrenewable
5、energyconversionsystem,theuseofsolarcellsisgraduallymovingintohighgear.Currently,dye-sensitizedsolarcells(DSSCs)asthemostpromisingalternativesforthephotovoltaicconversionofsolarenergyhaveattractedmuchinterestingattentionduetotheirhighefficiency,potentiallow-costandsoforth.R
6、ucomplexesasdyesarewidelyusedinDSSCs,duetotheadvantagesofbroadabsorptionspectrumandgoodelectrochemicalstability.However,therarityandhighcostoftherutheniummetalmaylimittheirdevelopmentforlarge-scaleapplications.Polymericmetalcomplexhavegoodthermalstability,andtheirenergygapa
7、ndtransmissionofelectronalsocanbecontroledbycoordinationbondandd-πbond.Comprisewithcomplexes,polymericmetalcomplexesdisplayuniqueelectrical,optical,magneticpropertie,generatinganewandversatileclassoffunctionalmaterials.Inthisstudy,aseriesofdonor-π-acceptor(D-π-A)typepolymer
8、icmetalcomplexescontainingCd(Ⅱ),Co(II)orNi(Ⅱ)complexesweresynthesizedandcharacteri
