基于噻吩并[3,4-c]吡咯[4,6]二酮的全受体共轭聚合物的合成及性能研究

批准号:
21204017
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
张国兵
依托单位:
学科分类:
B0503.有机功能材料化学
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
王向华、王晓鸿、夏亮、尹静、李小哲、吴娟
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中文摘要
噻吩并[3,4-c]吡咯[4,6]二酮(TPD)单元结构简单,对称且共平面,同时TPD含有的强吸电子内酰亚胺基团有利于获得低的LUMO和HOMO能级,是作为合成可溶液加工、高性能、环境稳定的n-型聚合物的理想单元。本申请合成含TPD单元的全受体(A-A)结构的共轭聚合物,不同于通常合成共轭聚合物采用的给体-受体(D-A)结构,A-A结构的聚合物全部由吸电子单元组成,一方面,聚合物可以代替PCBM作为电子传输材料制成全聚合物太阳能电池器件,增加光吸收,调节全受体共轭聚合物的LUMO-HOMO能级,与空穴传输材料能级匹配,优化性能;另一方面,也可作为n-型材料应用于有机薄膜晶体管器件中,含TPD单元聚合物具有的低LUMO能级有利于器件的环境稳定,有望得到环境稳定的新型n-型薄膜晶体管材料。
英文摘要
The thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione(TPD)unit possesses relative simple compact,symmetric, and planar structure, the strong electron-withdrawing imide group lead to low HOMO and LUMO energy levels, these indicate that the TPD unit is an excellent building block for solution-processable, high performance, air stable n-type polymers. In this application, we synthesize and characterize the all acceptor polymers based the TPD unit, the polymers are synthesized through Stille coupling reaction of TPD-distannyl with electron-deficient dibromide monomer. The all acceptor polymers can gain the absorption in visible region when used as an electron-acceptor in all polymer solar cells in bulk heterojunctions. The LUMO-HOMO energy levels of all acceptor polymers can be tuned to fulfill requirements with respect to the p-type polymer in the active layer.On the other hand, low-lying LUMO level are essential to resist oxidation and thus increase the organic thin-film transistor devices stability, the TPD-based polymers would be the stable n-type material which used in organic thin-film transistors.
共轭聚合物由于具有重量轻、成本低、柔韧性好等优点在有机薄膜晶体管、有机光伏等领域的研究越来越引起大家的重视,其性能也取得了很大提高,但是共轭聚合物绝大部分展现的是空穴传输材料,双极性和电子传输材料无论数量和和性能上相对来说明显落后,同时,电子传输材料在有机光伏中有望代替PCBM,增加光吸收。. 为此,我们通过改变聚合物结构类型,设计和合成了一系列全受体的共轭聚合物,首先,以噻吩吡咯二酮和苯并吡咯二酮为受体单元,以噻吩吡咯并吡咯二酮为另一受体单元,合成了共轭聚合物,真空下实现了电子传输,电子迁移率高达0.52 cm2V-1s-1.其次,以噻吩吡咯并吡咯二酮为受体单元,通过改变另一受体单元的结构,合成了三类全受体共轭聚合物,通过分子结构的改变实现了材料性能的优化,得到了双极性传输材料,全受体结构的设计是获得双极性和电子传输材料的一种重要途径。.另外,我们通过改变单体结构,在受体单元中引入缺电子结构,制备两种强缺电子的受体单元,并合成了一系列共轭聚合物,强缺电子单元使得这类共轭聚合物具有低的LUMO能级(̴ -4.0 eV),有利于电子的有效注入和稳定传输,这类聚合物半导体材料获得了优异的电学性能,分别获得了双极性和电子传输,其中电子迁移率最高达到1.08 cm2V-1s-1,而且器件也具有优异的空气稳定性,放置三个月后,电子迁移率仍然达到0.73 cm2V-1s-1。通过合成强缺电子受体单元,也是一种获得双极性和电子传输材料的有效途径。
期刊论文列表
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Process optimization for inkjet printing of triisopropylsilylethynyl pentacene with single-solvent solutions
单溶剂溶液喷墨印刷三异丙基甲硅烷基乙炔基并五苯的工艺优化
DOI:10.1016/j.tsf.2015.02.004
发表时间:2015-03
期刊:Thin Solid Films
影响因子:2.1
作者:Lu, Hongbo;Zhang, Guobing;Lv, Guoqiang;Choi, H.W.
通讯作者:Choi, H.W.
DOI:10.1039/c3cc48695h
发表时间:2014-02
期刊:Chemical communications
影响因子:4.9
作者:Guobing Zhang;Peng Li;Longxiang Tang;Jingxuan Ma;Xianghua Wang;Hongbo Lu;Boseok Kang;Kilwon Cho-Kilwon-Ch
通讯作者:Guobing Zhang;Peng Li;Longxiang Tang;Jingxuan Ma;Xianghua Wang;Hongbo Lu;Boseok Kang;Kilwon Cho-Kilwon-Ch
Interfacial nucleation behavior of inkjet-printed 6,13 bis(tri-isopropylsilylethynyl) pentacene on dielectric surfaces
介电表面喷墨印刷 6,13 双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯的界面成核行为
DOI:10.1063/1.4905690
发表时间:2015-01
期刊:Journal of Applied Physics
影响因子:3.2
作者:Chen, Mengjie;Qiu, Longzhen;Zhang, Guobing;Lu, Hongbo
通讯作者:Lu, Hongbo
DOI:10.1016/j.synthmet.2013.07.019
发表时间:2013-09
期刊:Synthetic Metals
影响因子:4.4
作者:Guobing Zhang;Rui Peng;Peng Li;Xianghua Wang;Hongbo Lu;Junsheng Yu;L. Qiu
通讯作者:Guobing Zhang;Rui Peng;Peng Li;Xianghua Wang;Hongbo Lu;Junsheng Yu;L. Qiu
DOI:10.1039/c4py01683a
发表时间:2015-03
期刊:Polymer Chemistry
影响因子:4.6
作者:Guobing Zhang;Jing-Dong Guo;Min Zhu;Peng Li;Hongbo Lu;Kilwon Cho;L. Qiu
通讯作者:Guobing Zhang;Jing-Dong Guo;Min Zhu;Peng Li;Hongbo Lu;Kilwon Cho;L. Qiu
多并稠环和半靛类高迁移率D/A共轭小分子的设计、合成及场效应性能研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60万元
- 批准年份:2021
- 负责人:张国兵
- 依托单位:
国内基金
海外基金
