荧光探针聚合物微凝胶及聚合物太阳能电池材料

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1、郑重声明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为，否则，本人愿意承担由此产生的一切法律责任和法律后果，特此郑重声明。学位论文作者(签名)：辛渊蓉2006年10月23日中文摘要本论文主要由两部分构成，其中第一部分为“一种带有新型荧光探针的环境敏感性微凝胶的合成与表征”，第二部分叙述了“一系列共轭聚合物太阳能电池材料的合成与表征”。(1)荧光探针法以其灵敏度高、时间响应范围宽，非破坏性等特点在科学研究中得到广泛的关注，本论文以荧光探针法对环境敏感性高分子凝胶的相行为进行了研究。首先通过能发射荧光的硫酸原黄素和带有双键的丙烯酰氯反

2、应得到一种新型的荧光探针分子methacrylamideproflavine(MAPF)；利用无皂乳液聚合的方法合成了带有荧光探针分子MAPF的温度敏感性高分子微凝胶Poly(MAPF-co-NIPAM．CO．MBAAm)(PMN)和pI-I值、温度双敏性高分子微凝胶Poly(AA-co．MAPF-co-NIPAM．co-MBAAm)(PAMN)，并采用红外光谱(IR)，核磁共振谱(IH-NMR)，紫外一可见光谱(UV-Vis)，扫描电子显微镜(SEM)等表征手段对单体MAPF和聚合物凝胶PMN、PAMN的结构分别进行了表征。然后利用以共价键形式结合到环境敏感性微凝胶上的荧光探针MAP

3、F来研究微凝胶水溶液的性质并对其进行荧光光谱分析。考察了不同温度下带有荧光探针的PMN的荧光强度，发现随着温度的升高，其荧光强度呈现出先基本不变然后骤降最后又趋于平稳的过程，明确指示出了聚合物凝胶的最低临界溶胀温度(10wercriticalswellingtemperature，LCST)，而且其最大荧光发射波长嚣随着温度的升高，向长波长方向移动。同时通过荧光强度的变化研究了具有温度和pH值敏感性的凝胶PAMN，发现其在pH值为3时荧光性质不仅随着温度的变化发生了一个荧光强度先基本保持不变然后骤升最后又趋于平稳的过程，并且其荧光强度也随着pH值的变化而变化，反映了体系中高分子凝胶的构

4、象随pH值发生了变化。因此通过检测探针的荧光强度变化可对环境敏感性高分子微凝胶周围微环境的改变及其相行为进行研究。(2)除此之外，本文还介绍了近年来有机太阳能电池的研究背景，对其主要特点、工作原理、性能参数、电池结构及发展前景做了简要的综述。在聚合物太阳能电池材料合成中，得到了包括咔唑类、噻吩类、三苯胺类3个系列共13种聚合物，并运用核磁共振谱(1H．N懈)、熔点测试、红外光谱(取)、紫外一可见吸收光谱(Uv-vis)、凝胶渗透色谱(GPC)、熟重分析(Tb)、荧光光谱(FL)对所得聚合物的化学结构、分子量、热性能和光性能进行了表征。在以咔唑为主链的共轭聚合物PCaV、PBC、PBT和

5、PBF(化学结构式见Scheme2-2)中，用UV-Vis吸收光谱确定了各个聚合物的带隙，其中PBT的带隙最小，PCaV的最大荧光发射波长最长，PBT的荧光量子效率最高，PCaV的分子量最高，PBC的热稳定性最好；在噻吩类聚合物PTO、PT／vl和PrP(化学结构式见Scheme2-4)中，P1田和PTIVl的带隙最小，P1m的荧光最大发射波长最长；在三苯胺类聚合物PNB、PNT、PNF、PNP、PNM和PNO(化学结构式见Scheme2-6)中，PNP的带隙最小，PNP的荧光最大发射波长最长，PNB的荧光量子效率最高，PNP的分子量最大，PNB的热稳定性最好。最后，我们选用三苯胺类聚

6、合物PNB制作了单层光伏器件，研究了PNB器件的电流密度一电压特性曲线，得到其开路电压为O．3V、短路电流密度为0．765ttA／cm2、填充因子为0．21，表明其具有一定的光伏特性。关键词：环境敏感性水凝胶荧光探针有机太阳能电池光伏效应2ABSTRACTThisthesisiscomposedoftwoparts,thefirstpartisabout"preparationandcharacterizationofenvironmentallysensitivemicrogelparticleswithfluorescenceprobe",andthesecondpartisabo

7、ut"preparationandcharacterizationofaseriesofconjugatedpolymericsolarcellmaterials”．Fluorescenceprobetechniquehasbeenwidelyusedinthestudyofmicrogelsbecauseofitsuniquecharacteristicssuchashighsensitivity,widetime-responserange