四溴酸酐的合成工艺优化及应用

【摘要】有机太阳能电池由于生产成本低廉、制作方法简单、可大规模生产而受到广泛关注。有机半导体材料是制备太阳能电池的活性成分,萘二酰亚胺类衍生物是一种性能优异的有机半导体材料,近来发现其在太阳能电池方面也有不错的性能,四溴酸酐是合成萘二酰亚胺类衍生物的前体,因此四溴酸酐的合成对于太阳能电池的发展有着重要的意义。本论文探讨了四溴酸酐的合成方法,通过改变反应时间、温度、反应物的配比等因素对其进行了优化,找到了一种产率高、反应时间短、操作简单的合成工艺。针对可溶液加工的制备工艺需求,用四溴酸酐作为原料合成了两个D-A-D型有机小分子太阳能电池材料,并研究了它们的物理化学性质及器件性能。论文主要内容如下：1.利用液溴和1,3-二溴-5,5-二甲基海因(DBH)作为四溴酸酐的溴化剂,在相同的反应温度(白天120℃、晚上80℃)、相同的溶剂(20%发烟硫酸)和相同的反应时间(21天)下作对比实验,利用元素分析对得到四溴酸酐进行了表征,得出DBH比液溴有更强的溴化能力,得到的四溴酸酐的纯度更高。通过改变反应温度、反应时间、反应物配比等条件分别进行对比实验,得到了最佳的反应条件：1,4,5,8-萘四甲酸二酐(NDA)与DBH配比为1:4,反应时间为48h,反应溶剂为98%浓硫酸。2.以四溴萘二酰亚胺受体基团为核心合成了D-A-D型化合物NDI-DTYT2和NDI-DTYTT2,通过紫外-可见吸收光谱可以看出,化合物NDI-DTYT2和NDI-DTYTT2在长波长方向上700-850nm范围内有一个宽的吸收带,是作为太阳能材料典型的特征。通过电化学测试,我们看出化合物NDI-DTYT2和NDI-DTYTT2表现出既能接受电子又能给出电子,表明它们是一种双极性分子材料,用溶液甩膜的方法制备了化合物NDI-DTYT2和NDI-DTYTT2的3.底栅极上电极(BGTC)结构的OFET器件,化合物NDI-DTYT2在120℃退火后电子和空穴迁移率分别为0.0036cm2V-1s-1/0.015cm2V-1s-1,化合物NDI-DTYTT2在120℃退火之后电子和空穴迁移率分别为0.0023cm2V-1s-1/0.0057cm2V-1s-1,化合物NDI-DTYT2和NDI-DTYTT2表现出空穴和电子平衡的双极性传输行为。
【作者】冯文晓；
【导师】陈仕艳；
【作者基本信息】东华大学，材料工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】有机太阳能电池；有机小分子半导体材料；四溴酸酐；萘二酰亚胺类衍生物；合成；

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