两种含钌聚合物光伏材料的合成与表征

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1、摘要本论文基f染料敏化太阳能电池(Dye．sensitizedsolafCells，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Rudmbpycl2(Ru一1)和Ru【bpy(c00Et)2】2c12)(Ru．2)。以1HNMR、Ft-IR确定了其结构；uV叫is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一乙烯基咔唑一乙烯基吡啶共聚物(简称Pv)和甲

2、基丙烯酸甲酯～乙烯基咔唑一丙烯酸共聚物(简称PA)两种共聚物。其中，咔畔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钉配合物。再将一定量的Pv与Ru一1、PA与Ru一2反应制备了两个系列同时含钉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、兀二IR、uv_vis、1℃和cHl650电化学工作站对Pv、PA、Pv．Ru和PA—Ru结构和性能进行了表征。F1二承和uv_vis结果表明，小分子联毗啶钌配合物成功地键合到共聚物侧链上；热分析结果表明，联吡啶钉配合物的引入，改善了聚合物的热稳定性，热分解温度提高

3、了近50℃；uV_vis结果显示，聚合物具备了小分子联毗啶钉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PⅥRlI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。AbstactBasedontheneedofsensitizeraIldelectrolyteindyesensmzedsolarcells(DSSC)，twoseriesofbifIlⅡc

4、ional

5、p融ymericphoIoVoltaicmaterialscontainingsensitizeTandhole—transportinggfoupwercdesignedandsyrIthesized．Firstly，twokindsofbipyridine兀ltheniumcomplexesRudn订)pya2(Ru。1)andRu【bpy(cOoEc)2】2c12)(Ru一2)weresynthesizedaccofdingtolitcratuTe，respectively·TheiTchemicalstructuTeswefeconfifmedby1HNMRandFt—IR．UV

6、-VisspectrashowedthatbothRu一1andRu-2havest枷g曲sorptionintherangeof300~700nm，whichisquitematchingwimthesolarspectmm．Ontheothefhand，theirenergybanddete瑚illedbycyclicvolt锄mofgf。枷(cV)alsocanmatchwiththeene唱ybandofTi02．Secondly，twokjndsofterpolymers，metIIylmethacrylatc—Vinylcarbazole-Villylpyridjnecopo

7、lymer(abbrIasPV)andmethylmethacrylate-vjnylcarbazole—acrylicacjdcopolymef(abbLasf．A)，wefepreparcdbyradicalpolymerization，respectiVely．11lecarbazolegroupscanincrcaselhehole—transporfingabilityoftheresultantpolymeLAndthecarboxylandpyridylgrollpcaIlmakethefesultalltpolymerhavetheabilitytoreactwithsm

8、allmolecularRucomplex．T1leRucomplexwasjntrduccdintothepolymericchainbyc00rdjnationrcactionofthep01ymefwiththesmallmolecularRu啪plex．ThecorrcspondingRu-containingpolymcrsweTen咖edasPv-R11(PVandRu—1)andPAwRu(PAandRu-2)．T1l