1、1本科毕业设计开题报告应用化学一种新型吡啶铱配合物的合成及光谱性质一、选题的背景与意义随着人类不断向前发展，煤、石油和天然气等矿物资源的开采和消耗也在不断加快，其利用过程中造成的环境问题和能源危机又开始引起全球的关注。这些不可再生能源新增储量正在不断减少，能源价格正在持续上涨，寻求清洁可再生的替代能源、实现经济和社会的可持续发展已成为人类面临的共同课题。太阳能是人类取之不尽、用之不竭的清洁可再生能源，据估计，地球每天接收的太阳能，相当于全球一年所消耗的总能量的200倍，故而清洁可再生能源太阳能成为各国科学家追求和研究的目标之一。有机太阳能电池在吸收太阳光后会产生束缚的空穴电子对“激子”，因此又
2、称作为有机激子太阳能电池。例如,染料敏化太阳能电池、有机小分子异质结电池、有机聚合物太阳能电池、有机无机杂化太阳能电池1。有机聚合物太阳能电池材料通常由正负电极及其具有光活性的薄层所组成光活性薄层是由给体和受体组成的体异质结结构。目前使用的受体材料主要有CDSE2、N型聚合物3和C60及其衍生物PCBM，以PCBM使用的最多该类异质结太阳能电池的结构见图1。由于光吸收主要是由给体材料承担，因此它的性质是决定聚合物太阳能电池性能的主要因素。给体材料一般具有较低的带隙EG和较低的HOMO能级，前者可以最大限度地吸收光子产生激子保证有较大的光电流，后者可以使激子分离后保持较大的电压。P3HT是被研究
3、的最为彻底的给体材料,经器件优化后其光能转化效率最大可达54,5。除P3HT外，其他一些具有较宽吸收光谱带的聚合物同样可以用作给体材料，如MDMOPPV、聚噻吩类似物等12,13。2图1体异质结BHJ有机聚合物太阳能电池示意图4有机聚合物太阳能电池自CWTANG公布他们的工作后6，其以重量轻、可溶液成膜以及可弯曲的性质,得到了广泛的关注710，特别是近两年的发展速度非常快。虽然目前的光能转化效率尚在56，但是当其光能转化效率达到8以上时，即可体现出它的优势，实现大规模的工业化生产和使用。尽管目前其光电能量转换效率较低（目前实验室最高水平仅为813左右，由美国SOLARMER能源公司于2010年
4、7月获得，而无机太阳能电池的光电能量转换效率已经达到了358左右11），但与制备工艺复杂、成本高、重量大、易碎无机半导体为光活性材料的太阳能电池相比，聚合物太阳能电池具有独特的优势重量轻；可以采用溶液旋涂、喷墨打印等方法制作器件，制作工艺简便；容易得到大面积柔性器件，可以涂刷在各种建筑物或不规则物体的表面；成本仅为无机太阳能电池（如硅太阳能电池）的1020；聚合物太阳能电池材料的能带、电荷传输以及化学性质、物理性质容易通过化学结构进行设计和调控12。所以聚合光伏电池依然是已引起了国内外研究人员和企业的的重点研究对象1320，包括INTEL公司、IBM公司等都已涉足有机太阳能电池领域。但是目前含
5、铱配合物基团的聚合物用于聚合物太阳能电池的报道还不多，21，22故准备合成铱配合物基团与其他基团形成的嵌段共聚物，并将它们应用于聚合物太阳能电池中，探索该类材料化学结构、聚集态结构与光电性能之间的关系。3通过以上论述可知，实现聚合物太阳能电池效率突破的希望在于寻求新型聚合物，即要获得一类对太阳光的吸收效率、激子的扩散效率及在给体受体界面处分离成载流子的效率、载流子的迁移率均较高的聚合物。本课题如能顺利进行，将获得一类同时含有苝酰亚胺类基团、铱配合物基团和三芳胺类基团的新型聚合物三重态太阳能电池材料，并将它们应用于聚合物太阳能电池中，探索该类材料化学结构、聚集态结构与光电性能之间的关系，为开发新
6、型聚合物太阳能电池材料与器件提供材料、方法、经验、数据、载体、思路以及坚实的理论基础，为实现聚合物太阳能电池效率的突破提供新途径。一、研究的基本内容与拟解决的主要问题研究的基本内容A）单体的合成与表征分别采用一系列配体与铱（IRCL33H2O）反应合成铱二聚体（配体如2苯基吡啶（PPY）、2对甲苯基吡啶PTPY和2（4溴苯基）吡啶）；其次，利用上述的铱二聚体与对二酮类化合物反应制备形成具有聚合活性的铱配合物单体；采用元素分析、FTIR光谱、1HNMR、13CNMR等对单体的化学结构进行表征。B）聚合物的合成与表征将苝酰亚胺单体、铱配合物单体、三苯胺类单体等三类单体按一定的比例共聚制成新型多功能
7、嵌段共聚物。探索最佳反应条件（聚合时间、温度、溶剂、浓度等），并采用元素分析、XRF光谱、FTIR光谱、1HNMR、13CNMR、凝胶渗透色谱、XPS、TG、DSC等方法对聚合物的组成、化学结构、常规性能进行表征。C）聚合物的光电性能测试研究采用不同的单体或不同的共聚单体配比得到的共聚物所处状态、浓度、溶剂等对其UVVIS吸收光谱、荧光光谱等光物理性质的影响；探讨它们的光致电荷转移作用等。在此基础上，对材料的光电性能相互比较和研究，揭示该类材料结构与光电性能之间的关系，找出它们之间内在的规律，同时还筛选出综合性能较为优异的聚合物太阳能电池材料。拟解决的主要问题本实验拟采用一系列配体与铱（IRC
8、L33H2O）反应合成铱二聚体（配体如2苯基吡啶（PPY）、2对甲苯基吡啶PTPY和2（4溴苯基）吡啶）；其次，利用上述的铱二聚体与对二酮类化合物反应制备形成具有聚合活性的铱配合物单体；再者，将苝酰亚胺单体、铱配合物单体、三苯胺类单体等三类单体按一定的比例共聚制成新型多功能嵌段共聚物。拟解决的主要问题一系列铱二聚体、铱配合物单体及新型多功能嵌段共聚物中的合成方法，及一系列实验条件的原料的选取、合成方法的探索、合成物质性能的测4试。二、研究的方法与技术路线材料的合成A分别选用一系列环金属配体（CN）与三水合氯化铱反应，合成一系列铱配合物二聚体B将铱配合物二聚体与各种单体反应生成不同的铱配合物单体
9、C合成铱配合物基团与其他基团形成的嵌段共聚物，并将它们应用于聚合物太阳能电池中，探索该类材料化学结构、聚集态结构与光电性能之间的关系。材料的性能研究A聚合物的电化学性能、UVVIS吸收光谱、荧光光谱等光电性能的测试与表征。B聚合物经由三重态激子的光致电荷转移作用的研究。三、研究的总体安排与进度1201010，进行毕业设计（论文）的准备工作，制订“2010届毕业论文工作计划”。2201010，完成毕业设计（论文）选题工作，确立教师与学生的指导关系。3201011，发放毕业设计（论文）任务书、指导记录表、开题报告、评阅书、答辩记录、论文格式等材料。4201011201012，在12月18日前完成开
10、题论证、开题报告，完成文献综述和两篇外文的翻译并由指导老师进行指导、修改。520113312011414，中期检查（内容工作进度、工作态度、纪律情况、翻译文章的原文来源、过程记录卡等）。620114182011429，完成毕业设计（论文）初稿，交指导教师审稿、修改。4月22日前毕业设计（论文）定稿。720115122011519，准备并进行毕业设计论文答辩。五、主要参考文献1张剑锋,ZHOUHUAXING,YOUWEI有机太阳能电池的研究进展JJOURNALOFHEFEIUNIVERSITYNATURALSCIENCES,2009,19,42WANGP,ABRUSCIA,WONGP,ETALP
11、HOTOINDUCEDCHARGETRANSFERANDEFFICIENTSOLARENERGYCONVERSIONINABLENDOFAREDPOLYFLUORENECOPOLYMERWITHCDSENANOPARTICLESJNANOLETTERS,2006,68178917933KIETZKET,HRHOLDHH,NEHERDEFFICIENTPOLYMERSOLARCELLSBASEDONM3EHPPVJ5CHEMISTRYOFMATERIALS,2005,1726653265374AJMEULER,MAHILLMYER,FSBATESORDEREDNETWORKMESOSTRUCTU
12、RESINBLOCKPOLYMERMATERIALSJMACROMOLECULES,2009,42,72215MAWL,YANGCY,GONGX,ETALTHERMALLYSTABLE,EFFICIENTPOLYMERSOLARCELLSWITHNANOSCALECONTROLOFTHEINTERPENETRATINGNETWORKMORPHOLOGYJADVANCEDFUNCTIONALMATERIALS,2005,1510161716226CWTANG,ROCHESTERTWOLAYERORGANICPHOTOVOLTAICCELLJAPPLIEDPHYSICSLETTERS,1986,4
13、821831857YUG,GAOJ,HUMMELENJC,ETALPOLYMERPHOTOVOLTAICCELLS2ENHANCEDEFFICIENCIESVIAANETWORKOFINTERNALDONORACCEPTORHETEROJUNCTIONSJSCIENCE,1995,270178917918LIG,SHROTRIYAV,HUANGJS,ETALHIGH2EFFICIENCYSOLUTIONPROCESSABLEPOLYMERPHOTOVOLTAICCELLSBYSELFORGANIZATIONOFPOLYMERBLENDSJNATUREMATERIALS,2005,4118648
14、689KIMJY,LEEK,COATESNE,ETALEFFICIENTTANDEMPOLYMERSOLARCELLSFABRICATEDBYALLSOLUTIONPROCESSINGJSCIENCE,2007,31722222510GUNESS,NEUGEBAUERH,SARICIFTCINSCONJUGATEDPOLYMER2BASEDORGANICSOLARCELLSJCHEMICALREVIEWS,2007,10741324133811OGRAYDONPHOTOVOLTAICSSOLARSUCCESSFORSHARPJNATUREPHOTON,2009,3,68412GLI,VSHOR
15、TRIYA,JHUANG,ETALHIGHEFFICIENCYSOLUTIONPROCESSABLEPOLYMERPHOTOVOLTAICCELLSBYSELFORGANIZATIONOFPOLYMERBLENDSJNATUREMATER,2005,4,86413JPEET,JYKIM,NECOATES,ETALEFFICIENCYENHANCEMENTINLOWBANDGAPPOLYMERSOLARCELLSBYPROCESSINGWITHALKANEDITHIOLSJNATUREMATER,2007,6,49714CMYANG,CHWU,HHLIAO,ETALENHANCEDPHOTOVO
16、LTAICRESPONSEOFORGANICSOLARCELLBYSINGLETTOTRIPLETEXCITONCONVERSIONJAPPLPHYSLETT,2007,90,13350915GLSCHULZ,SHOLDCROFTCONJUGATEDPOLYMERSBEARINGIRIDIUMCOMPLEXESFORTRIPLETPHOTOVOLTAICDEVICESJCHEMMATER,2008,20,535116WALUHMAN,RJHOLMESENHANCEDEXCITONDIFFUSIONINANORGANICPHOTOVOLTAICCELLBYENERGYTRANSFERUSINGA
17、PHOSPHORESCENTSENSITIZERJAPPLPHYSLETT,2009,94,15330417XYANG,JLOOSTOWARDHIGHPERFORMANCEPOLYMERSOLARCELLSTHEIMPORTANCEOFMORPHOLOGYCONTROLJMACROMOLECULES,2007,40,135318GYU,JGAO,JCHUMMELEN,ETALPOLYMERPHOTOVOLTAICCELLSENHANCEDEFFICIENCIESVIAA6NETWORKOFINTERNALDONORACCEPTORHETEROJUNCTIONSJSCIENCE,1995,270
18、,178919封伟,冯奕钰有机光伏器件激活层的微结构有序性与电荷输运J化学进展,2006,18,18220QZHANG,ACIRPAN,TPRUSSELL,ETALDONORACCEPTORPOLYTHIOPHENEBLOCKPERYLENEDIIMIDECOPOLYMERSSYNTHESISANDSOLARCELLFABRICATIONJMACROMOLECULES,2009,42,1021GISELALSCHULZANDSTEVENHOLDCROFT，ETALCONJUGATEDPOLYMERSBEARINGIRIDIUMCOMPLEXESFORTRIPLETPHOTOVOLTAICDEV
19、ICESCHEMMATER2008,20,5351535522ALBERTUSJSANDEE,CHARLOTTEKWILLIAMS,ETALSOLUTIONPROCESSIBLECONJUGATEDELECTROPHOSPHORESCENTPOLYMERSJAMCHEMSOC2004,126,7041704823DSCHUNG,JWPARK,JHPARK,ETALHIGHMOBILITYORGANICSINGLECRYSTALTRANSISTORSBASEDONSOLUBLETRIISOPROPYLSILYLETHYNYLANTHRACENEDERIVATIVESJJMATERCHEM,201
20、0,20,52424ASHARMA,AHALDI,WJPOTSCAVAGEJR,ETALEFFECTSOFSURFACEMODIFICATIONOFINDIUMTINOXIDEELECTRODESONTHEPERFORMANCEOFMOLECULARMULTILAYERORGANICPHOTOVOLTAICDEVICESJJMATERCHEM,2009,19,529824CYJIANG,XWSUN,DWZHAO,ETALLOWWORKFUNCTIONMETALMODIFIEDITOASCATHODEFORINVERTEDPOLYMERSOLARCELLSSOLENERGYMATERSOLCEL
21、LS,2010,94,16187文献综述化学一种新型吡啶铱配合物的合成及光谱性质摘要有机高分子太阳能材料具有高的热稳定性和化学稳定性、良好的成膜性及加工性可由旋转涂敷成膜、具有更好的粘附性和机械强度、易于制成柔性显示等，从而引起了研究者们对高分子电致发光的铱配合物材料和器件研究的极大兴趣。关键词太阳能铱材料1前言有机太阳能电池作为一种新型太阳能电池，为人类解决能源问题提供了新的途径，近年来成为世界各国争相开发研究的热点当今，能源问题已成为世界各国经济发展遇到的重大问题1954年，美国的贝尔研究所成功地研制出硅太阳能电池，开创了光电转换的首例然而由于硅电池材料本身的加工工艺非常复杂，限制了它们的
22、民用化和大规模使用用有机材料制备太阳能电池与硅太阳能电池相比具有制造面积大、廉价、简易、柔性等优点。而有机太阳能电池以其材料来源广泛、制作成本低、耗能少、可弯曲、易于大规模生产等突出优势显示了其巨大开发潜力，成为近十几年来国内外各高校及科研单位研究的热点。2研究进展20世纪70年代初有机半导体太阳电池仅具有象征性的学术意义，其光电转换效率相当低然而自1977年导电聚乙炔被发现以来，以聚乙炔薄膜为电池材料的研究十分活跃，尤其是近年来研究开发的导电聚合物使人们看到了新的希望美国的伯纳德基佩伦在2004年报道了一种制造太阳能电池的新方法，即用并五苯高效地将太阳光转化为电能研究人员认为，柔软、轻薄的有
23、机太阳能电池板不久将给微型电脑及数码音乐播放器等小型电子设备提供能量在近年的研究中，染料敏化太阳能电池DSSCS由于光吸收和电荷分离过程是分开的，其效率与非晶硅电池相当，也成为有机太阳能电池研究的热点染料敏化太阳能电池实现实际应用面临的首要问题是扩大电池面积2007年荷兰能量研究基金会报道了面积为236AM的电池，效率达到了82等在20052006年连续报道了有效面积达60以上的102AM、182CM2、300CM2和14976AM的电池，效率也分别达到74、59、50和57们已经完成了60W的小型电站，并且正在筹建500W的电站，为国内的DSSCS应用奠定了8良好的基础尽管目前有机聚合物太阳
24、能电池光电能量转换效率较低（目前实验室最高水平仅为813左右，由美国SOLARMER能源公司于2010年7月获得，而无机太阳能电池的光电能量转换效率已经达到了358左右），但与制备工艺复杂、成本高、重量大、易碎无机半导体为光活性材料的太阳能电池相比，有机聚合物太阳能电池具有独特的优势重量轻；可以采用溶液旋涂、喷墨打印等方法制作器件，制作工艺简便；容易得到大面积柔性器件，可以涂刷在各种建筑物或不规则物体的表面；成本仅为无机太阳能电池（如硅太阳能电池）的1020；有机聚合物太阳能电池材料的能带、电荷传输以及化学性质、物理性质容易通过化学结构进行设计和调控。所以聚合光伏电池依然是已引起了国内外研究人
25、员和企业的的重点研究对象，包括INTEL公司、IBM公司等都已涉足有机太阳能电池领域。如果能在光电转换性能上取得进一步的突破，将有可能在生产实践中得到广泛应用，其市场前景将十分巨大目前需要做的是从廉价易得的原料出发，有针对性地设计合成一些化合物，对光诱导电子转移过程和机制进行研究，以指导材料的设计合成同时还需要对现有的材料体系进行复合优化，以取得最大效率更加深入地研究有机聚合物太阳能电池能量损失机制，创造出适合应用的新颖价廉的太阳能电池。近年来,国内外研究机构、企业也纷纷涉足有机太阳能为提高有机太阳能电池的光电转化效率从材料的选择、工艺技术的改进、电池结构的设计等方面做了大量工作,如2007S
26、CIENCEALANJHEEGER等“使有机薄膜太阳能电池的单元转换效率达到了全球最高65”；大阪大学2008年3月2730日成功开发出了单元转换效率高达53的全球最高水平有机固体太阳能电池，由纯度极高的C607个九结晶实现的仅通过这两点便将单元效率由原来的25提高到了53；2009NATUREPHOTONICS韩国光州科学技术学院GIST宣布，将单结有机薄膜太阳能电池的单元转换效率提高到了61；三菱化学开发出了45的转换效率的电池,并且今后力争2010年度达到10，并于2015年使模块转换效率为15的有机太阳能电池实现实用化；科纳卡技术在2009年2月于日本举行的“PVEXPO2009第二届
27、国际太阳能电池展”上展出了利用卷对卷方式制造的多种有机薄膜太阳能电池模块。展示了利用柔性特点封装于皮包中，或作为电子纸的电源加以利用的试制品；东丽在2009年3月，通过新开发P型施主有机半导体材料，通过加大与N型受主有机半导体材料的能级空间电位差，及通过涂覆与N型半导体材料的分散混合液形成PN结时，能够扩大单位体积中PN结界面的表面积，使转换效率达到了55；2009年12月2日SOLARMER宣布，有机太阳能电池转换率已经达到79，为世界最高（如图），该公司10月份已经达到76，之前其在NATUREPHOTONICS2009年10月的一篇文章上提到的效率为677。9虽有所提高但无论从理论研究还
28、是实际应用仍未有重大突破,因此需要不断开发新材料、改进生产工艺、提高生产技术。聚合物太阳能电池大多具有由给体材料和受体材料组成的本体异质结结构，其光电响应包括光的吸收、光生激子的扩散和在给体受体界面处分离成载流子（空穴和电子）、载流子的迁移以及电极收集载流子等多个过程。此外，电极收集载流子效率不高也会影响光电能量转换效率23。为了提高电极对载流子的收集效率，要尽量使电极与光敏层之间形成欧姆接触，减小两者间的能级和传输障碍，对此，人们研究了通过对金属电极表面修饰等办法加以改进。23253研究的基本内容与拟解决的主要问题31研究的基本内容A）单体的合成与表征分别采用一系列配体与铱（IRCL33H2
29、O）反应合成铱二聚体（配体如2苯基吡啶（PPY）、2对甲苯基吡啶PTPY和2（4溴苯基）吡啶）；其次，利用上述的铱二聚体与对二酮类化合物反应制备形成具有聚合活性的铱配合物单体；采用元素分析、FTIR光谱、1HNMR、13CNMR等对单体的化学结构进行表征。B）聚合物的合成与表征将苝酰亚胺单体、铱配合物单体、三苯胺类单体等三类单体按一定的比例共聚制成新型多功能嵌段共聚物。探索最佳反应条件（聚合时间、温度、溶剂、浓度等），并采用元素分析、XRF光谱、FTIR光谱、1HNMR、13CNMR、凝胶渗透色谱、XPS、TG、DSC等方法对聚合物的组成、化学结构、常规性能进行表征。C）聚合物的光电性能测试研
30、究采用不同的单体或不同的共聚单体配比得到的共聚物所处状态、浓度、溶剂等对其UVVIS吸收光谱、荧光光谱等光物理性质的影响；探讨它们的光致电荷转移作用等。在此基础上，对材料的光电性能相互比较和研究，揭示该类材料结构与光电性能之间的关系，找出它们之间内在的规律，同时还筛选出综合性能较为优异的聚合物太阳能电池材料。32拟解决的主要问题本实验拟采用一系列配体与铱（IRCL33H2O）反应合成铱二聚体（配体如2苯基吡啶（PPY）、2对甲苯基吡啶PTPY和2（4溴苯基）吡啶）；其次，利用上述的铱10二聚体与对二酮类化合物反应制备形成具有聚合活性的铱配合物单体；再者，将苝酰亚胺单体、铱配合物单体、三苯胺类单
31、体等三类单体按一定的比例共聚制成新型多功能嵌段共聚物。拟解决的主要问题一系列铱二聚体、铱配合物单体及新型多功能嵌段共聚物中的合成方法，及一系列实验条件的原料的选取、合成方法的探索、合成物质性能的测试。4研究的方法与技术路线材料的合成A分别选用一系列环金属配体（CN）与三水合氯化铱反应，合成一系列铱配合物二聚体B将铱配合物二聚体与各种单体反应生成不同的铱配合物单体C合成铱配合物基团与其他基团形成的嵌段共聚物，并将它们应用于聚合物太阳能电池中，探索该类材料化学结构、聚集态结构与光电性能之间的关系。材料的性能研究A聚合物的电化学性能、UVVIS吸收光谱、荧光光谱等光电性能的测试与表征。B聚合物经由三
32、重态激子的光致电荷转移作用的研究。5结论与展望本论文围绕以吡啶铱配合物为有机聚合物太阳能电池材料进行研究，而有机材料具有的可灵活修饰性，因此，赋予研究人员广阔的分子设计空间。总的来说，价廉、高效、能够大面积制备的太阳能电池材料一直是人们追求的目标。以吡啶铱配合物为有机太阳能电池材料具有容易进行分子水平上的裁减和设计，生产工艺简单，可以制备大面积轻盈薄膜等优点，如果能在光电转换性能上取得进一步的突破，将有可能在生产实践中得到广泛应用，其市场前景将十分巨大。从材料的角度讲，目前需要做的是从廉价易得原料出发，有针对性地设计合成一些化合物对光诱导电子转移过程和机制进行研究，以指导材料的设计合成。同时还
33、需要对现有的材料体系进行复合优化，以取得最大效率。参考文献1张剑锋,ZHOUHUAXING,YOUWEI有机太阳能电池的研究进展JJOURNALOFHEFEIUNIVERSITYNATURALSCIENCES,2009,19,42WANGP,ABRUSCIA,WONGP,ETALPHOTOINDUCEDCHARGETRANSFERANDEFFICIENTSOLARENERGYCONVERSIONINABLENDOFAREDPOLYFLUORENECOPOLYMERWITHCDSENANOPARTICLESJNANOLETTERS,112006,68178917933KIETZKET,HRHOL
34、DHH,NEHERDEFFICIENTPOLYMERSOLARCELLSBASEDONM3EHPPVJCHEMISTRYOFMATERIALS,2005,1726653265374AJMEULER,MAHILLMYER,FSBATESORDEREDNETWORKMESOSTRUCTURESINBLOCKPOLYMERMATERIALSJMACROMOLECULES,2009,42,72215MAWL,YANGCY,GONGX,ETALTHERMALLYSTABLE,EFFICIENTPOLYMERSOLARCELLSWITHNANOSCALECONTROLOFTHEINTERPENETRATI
35、NGNETWORKMORPHOLOGYJADVANCEDFUNCTIONALMATERIALS,2005,1510161716226CWTANG,ROCHESTERTWOLAYERORGANICPHOTOVOLTAICCELLJAPPLIEDPHYSICSLETTERS,1986,4821831857YUG,GAOJ,HUMMELENJC,ETALPOLYMERPHOTOVOLTAICCELLS2ENHANCEDEFFICIENCIESVIAANETWORKOFINTERNALDONORACCEPTORHETEROJUNCTIONSJSCIENCE,1995,270178917918LIG,S
36、HROTRIYAV,HUANGJS,ETALHIGH2EFFICIENCYSOLUTIONPROCESSABLEPOLYMERPHOTOVOLTAICCELLSBYSELFORGANIZATIONOFPOLYMERBLENDSJNATUREMATERIALS,2005,4118648689KIMJY,LEEK,COATESNE,ETALEFFICIENTTANDEMPOLYMERSOLARCELLSFABRICATEDBYALLSOLUTIONPROCESSINGJSCIENCE,2007,31722222510GUNESS,NEUGEBAUERH,SARICIFTCINSCONJUGATED
37、POLYMER2BASEDORGANICSOLARCELLSJCHEMICALREVIEWS,2007,10741324133811OGRAYDONPHOTOVOLTAICSSOLARSUCCESSFORSHARPJNATUREPHOTON,2009,3,68412GLI,VSHORTRIYA,JHUANG,ETALHIGHEFFICIENCYSOLUTIONPROCESSABLEPOLYMERPHOTOVOLTAICCELLSBYSELFORGANIZATIONOFPOLYMERBLENDSJNATUREMATER,2005,4,86413JPEET,JYKIM,NECOATES,ETALE
38、FFICIENCYENHANCEMENTINLOWBANDGAPPOLYMERSOLARCELLSBYPROCESSINGWITHALKANEDITHIOLSJNATUREMATER,2007,6,49714CMYANG,CHWU,HHLIAO,ETALENHANCEDPHOTOVOLTAICRESPONSEOFORGANICSOLARCELLBYSINGLETTOTRIPLETEXCITONCONVERSIONJAPPLPHYSLETT,2007,90,13350915GLSCHULZ,SHOLDCROFTCONJUGATEDPOLYMERSBEARINGIRIDIUMCOMPLEXESFO
39、RTRIPLETPHOTOVOLTAICDEVICESJCHEMMATER,2008,20,535116WALUHMAN,RJHOLMESENHANCEDEXCITONDIFFUSIONINANORGANICPHOTOVOLTAICCELLBYENERGYTRANSFERUSINGAPHOSPHORESCENTSENSITIZERJAPPLPHYSLETT,2009,94,15330417XYANG,JLOOSTOWARDHIGHPERFORMANCEPOLYMERSOLARCELLSTHEIMPORTANCEOF12MORPHOLOGYCONTROLJMACROMOLECULES,2007,
40、40,135318GYU,JGAO,JCHUMMELEN,ETALPOLYMERPHOTOVOLTAICCELLSENHANCEDEFFICIENCIESVIAANETWORKOFINTERNALDONORACCEPTORHETEROJUNCTIONSJSCIENCE,1995,270,178919封伟,冯奕钰有机光伏器件激活层的微结构有序性与电荷输运J化学进展,2006,18,18220QZHANG,ACIRPAN,TPRUSSELL,ETALDONORACCEPTORPOLYTHIOPHENEBLOCKPERYLENEDIIMIDECOPOLYMERSSYNTHESISANDSOLARCE
41、LLFABRICATIONJMACROMOLECULES,2009,42,1021GISELALSCHULZANDSTEVENHOLDCROFT，ETALCONJUGATEDPOLYMERSBEARINGIRIDIUMCOMPLEXESFORTRIPLETPHOTOVOLTAICDEVICESCHEMMATER2008,20,5351535522ALBERTUSJSANDEE,CHARLOTTEKWILLIAMS,ETALSOLUTIONPROCESSIBLECONJUGATEDELECTROPHOSPHORESCENTPOLYMERSJAMCHEMSOC2004,126,7041704823
42、DSCHUNG,JWPARK,JHPARK,ETALHIGHMOBILITYORGANICSINGLECRYSTALTRANSISTORSBASEDONSOLUBLETRIISOPROPYLSILYLETHYNYLANTHRACENEDERIVATIVESJJMATERCHEM,2010,20,52424ASHARMA,AHALDI,WJPOTSCAVAGEJR,ETALEFFECTSOFSURFACEMODIFICATIONOFINDIUMTINOXIDEELECTRODESONTHEPERFORMANCEOFMOLECULARMULTILAYERORGANICPHOTOVOLTAICDEV
43、ICESJJMATERCHEM,2009,19,529824CYJIANG,XWSUN,DWZHAO,ETALLOWWORKFUNCTIONMETALMODIFIEDITOASCATHODEFORINVERTEDPOLYMERSOLARCELLSSOLENERGYMATERSOLCELLS,2010,94,161813（20届）本科毕业设计一种新型吡啶铱配合物的合成及光谱性质ANOVELOFIRIDIUMCOMPLEXESSYNTHESISANDSPECTROSCOPICPROPERTIES14摘要【摘要】随着全球能源需求量的逐年增加,不可再生能源不断减少，对可再生能源的有效利用成为亟待解决的
44、问题。有机聚合物太阳能电池由于其显著的优点成为了全世界研究人员的研究热点之一。本文合成了一种新型铱配合物单体并通过红外、紫外可见吸收光谱及荧光分光光度计对其结构进行了表征。其用于客体材料可以通过主链单元的不同采用SUZUKI聚合反应合成一系列新型聚合物，亦可通过对铱配合物单体进行化学修饰，可以增加材料柔性及溶解度等化学特性，为下一步合成新型较高光效率的有机太阳能电池材料打下了一定的基础。【关键词】太阳能电池；铱配合物；二酮化合物。15ANOVELOFIRIDIUMCOMPLEXESSYNTHESISANDSPECTROSCOPICPROPERTIESABSTRACT【ABSTRACT】WITH
45、THEDEMANDOFGLOBALENERGYINCREASINGANDNONRENEWABLEENERGYDECLININGEVERYYEAR,ONTHEEFFECTIVEUSEOFRENEWABLEENERGYSOURCESHASBECOMEANURGENTPROBLEMASTHEORGANICPOLYMERSOLARCELLSHAVETHEUNIQUEADVANTAGESOFLIGHTWEIGHT,THEPRODUCTIONPROCESSISSIMPLE,EASYTOGETLARGEAREAFLEXIBLEDEVICESANDLOWCOST,HASBECOMEARESEARCHHOTSP
46、OTOFTHERESEARCHERSINTHEWORLDANEWIRIDIUMCOMPLEXESWASSYNTHESIZEDANDCHARACTERIZEDBYHNMR，UVVISANDFLUORESCENCESPECTROMETERTHEGUESTMATERIALCANBEUSEDFORTHEMAINCHAINOFTHEDIFFERENTELEMENTSSYNTHESIZEDBYSUZUKIPOLYMERIZATIONOFASERIESOFNEWPOLYMER,IRIDIUMCOMPLEXESCANBEMONOMERBYCHEMICALMODIFICATION,CANINCREASETHES
47、OLUBILITYOFMATERIALSANDCHEMICALCHARACTERISTICSOFFLEXIBLE,LIGHTFORTHENEXTSTEPSYNTHESISOFNOVELHIGHEFFICIENCYORGANICSOLARCELLMATERIALSLAYACERTAINFOUNDATION【KEYWORDS】SOLARCELLS；LRIDIUMII1COMPLEX；DIKETONES16目录摘要14ABSTRACT15目录161绪论1711有机太阳能电池材料1712有机光伏材料在聚合物太阳能电池中的应用2013有机太阳能电池的研究重点及发展趋势2014本论文工作的意义和目的以及创
48、新点222新型吡啶铱配合物的合成与性质研究2321实验部分23211主要仪器及试剂23212实验流程图24213实验步骤24214表征2422结果与讨论23221FTIR光谱23222UVVIS光谱23223PL光谱2323小结233结论与展望30参考文献31致谢错误未定义书签。附录错误未定义书签。281绪论随着全球能源需求量的逐年增加,不可再生能源不断减少，进而对可再生能源的有效利用成为亟待解决的问题。现在使用的能源多来自矿物燃料的开采,其中包括石油、天然气和煤等,而这些资源是有限的。太阳能占地球总能量99以上,取之不尽,用之不竭,没有污染,因而成为全世界科学家开发和利用的新能源之一1,2。
49、在可再生能源技术中，如太阳能、煤炭汽化和液化、氢能等，太阳能是未来最有希望的能源之一3。目前单晶硅和多晶硅等无机太阳电池广泛应用在地面上，但是复杂的生产工艺，高成本，使其推广极受限制。为了提高效率和降低成本为目标的研究4，利用光伏效应的太阳能电池作为换能元件正在进行。快速发展的导电高分子材料使得研究开发低成本太阳能电池成为可能5。尽管目前高分子太阳能电池光电转换效率低，大约1，但它可作为那些高日照地区如沙漠的光电转换低值设备而投入实际应用6。为此，世界各国研发人员都在不断对高分子太阳能电池进行研究。11有机太阳能电池材料有机太阳能电池在吸收太阳光后会产生束缚的空穴电子对“激子”，因此又称作为有机激子太阳能电池。在异质结界面上，激子在发生分离后才能产生大量自由的电荷载体，它们扩散至电极后便产生了光电流。从广义的角度来说，太阳能电池凡是涉及有机化合物，都可以称之为有机太阳能电池。例如,有机聚合物太阳能电池、有机小分子异质结电池、染料敏化太阳能电池、有机无机杂化太阳能电池6。但是实际上这些激子太阳能电池具有很大的差别，激子分离和电荷传输的机理与途径，有机化合物在电池中的作用都不同。只有有机聚合物太阳能电池和有机小分子太阳能电池是完全依靠有机化合物进行激子分离与电荷传递，我们称
