噻吩聚合物的改性及其與CdSe量子點(diǎn)的組裝.pdf

1、噻吩類聚合物具有十分優(yōu)良的穩(wěn)定性和電荷傳輸特性，是聚合物太陽(yáng)能電池材料中光活性層的主要用材之一。通過(guò)對(duì)噻吩類聚合物的改性，提高聚合物的光吸收效率，解決與無(wú)機(jī)量子點(diǎn)之間的界面相容性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)光生電荷的有效分離與傳遞，是目前有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合太陽(yáng)能電池的研究熱點(diǎn)之一。
　　 通過(guò)格氏置換法(GRIM)合成給-受體型3-己基噻吩-co-吡啶共聚物(P3HT-co-PY)，以十八烯為溶劑、棕櫚酸為配體制備鎘的前驅(qū)體，采用一鍋法合成硒化鎘(Cd

2、Se)量子點(diǎn)。由核磁共振譜(1H-NMR)及紅外光譜(FT-IR)對(duì)共聚物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，由X射線衍射法(XRD)及透射電鏡(TEM)對(duì)CdSe的結(jié)構(gòu)與形貌進(jìn)行表征，由紫外-可見吸收光譜法(UV-vis)及熒光發(fā)射光譜法(PL)對(duì)產(chǎn)物的光物理性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，P3HT-co-PY結(jié)構(gòu)規(guī)整，具有良好的溶解性，CdSe量子點(diǎn)粒徑約為5nm，尺寸分布均勻，分散性良好。P3HT-co-PY溶液中UV-vis最大吸收峰為445nm，P3HT-

3、co-PY/CdSe共混后吸收峰發(fā)生紅移，其共混膜的最大吸收邊達(dá)到800nm。當(dāng)CdSe與共聚物的共混質(zhì)量比為3∶1時(shí)，共聚物的熒光淬滅達(dá)到95％以上，表明P3HT-co-PY和CdSe之間發(fā)生了快速的電荷轉(zhuǎn)移與傳遞。由循環(huán)伏安法對(duì)共混物電化學(xué)性能的研究表明，P3HT-co-PY的電化學(xué)帶隙為1.67eV，P3HT-co-PY/CdSe共混膜的帶隙為1.39eV，顯示出共混膜的電子親和力提高，可以有效促進(jìn)光生電荷的轉(zhuǎn)移;同時(shí)，共混膜具有

4、良好的透明性及相容性，CdSe能夠均勻分散在共聚物基體中，光電子能譜(XPS)分析進(jìn)一步證實(shí)它們之間形成了化學(xué)鍵接。
　　 通過(guò)GRIM合成分子量可調(diào)節(jié)的端基官能團(tuán)化P3HT，再與對(duì)苯乙烯磺酸鈉(SSNa)溶液聚合制各自摻雜型嵌段共聚物(P3HT-b-PSS)。由1H-NMR、FT-IR對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，由UV-vis、PL對(duì)產(chǎn)物的光物理性能進(jìn)行研究，利用循環(huán)伏安分析其電化學(xué)性能，并通過(guò)XPS對(duì)共聚物與量子點(diǎn)的共混結(jié)構(gòu)進(jìn)行分

5、析。結(jié)果表明，所合成的P3HT-b-PSS結(jié)構(gòu)規(guī)整，分子量分布較窄、分子量為7500左右，磺酸基團(tuán)的引入使聚合物具有良好的溶解性。P3HT-b-PSS溶液中的UV-vis最大吸收峰為442nm，并在265nm處也出現(xiàn)較明顯的吸收峰，其發(fā)射波長(zhǎng)為571nm。磺酸基團(tuán)的引入對(duì)P3HT具有自摻雜作用，使其導(dǎo)電性能提高，且具有穩(wěn)定可逆的氧化還原特性，其電化學(xué)帶隙為1.2eV，是一種典型的窄帶隙共聚物。當(dāng)CdSe量子點(diǎn)與P3HT-b-PSS的共混