Syntheses of functional materials for organic photovoltaic and electrochromic device applications
Organik fotovoltaik ve elektrokromik cihaz uygulamaları için fonksiyonel malzemelerin sentezi
- Tez No: 474854
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Tiyenotiyofen tabanlı monomerlerin araştırma ve uygulamaları organik güneş hücrelerinden OLED teknolojilerine kadar pek çok alanda yer almaktadır. Bu çalışmada, 2-etilheksil 4,6-dibromotiyeno [3,4-b]tiyofen-2-karboksilat monomerinin sentezlenmesinin ardından 4-(2-etilheksil)-2,6-bis(trimetilstannil)-4H-ditiyeno[3,2-b:2',3'-d]pirol, DTPy, donörü ile Stille kenetlenme reaksiyonu yöntemi ile kopolimerizasyonu yapılmıştır. Her sentez aşamasında yapısal analiz için Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) spektroskopisi uygulanmış. Elektrokimyasal özelliklerinin belirlenebilmesi için dönüşümlü voltamogram kullanılmış, yükseltgenme potansiyelleri p-doping için 0.25 V/ 0.81 V ve p-dedoping için 0.08 V/ 0.52 V olarak belirlenmiştir. Spektroelektrokimyasal özellikleri incelenmiş ve λmax değeri 728 nm olarak bulunmuştur. Optik bant aralığı 1.2 eV olarak hesaplanmıştır. Bu durum açıkça göstermektedir ki yakın kızıl ötesi bölgede soğurma yapabilen polimer başarılı bir şekilde sentezlenmiştir. Kinetik çalışmaları sonucunda, PTTDTPy polimerinin optik kontrast değeri 1055 nm de 1.43 sn açıp kapama süresi ile %14 ve 720 nm de 0.9 sn açıp kapama süresi ile % 17 olarak belirlenmiştir. Sentezlenen polimerin organik güneş hücresi performansı şu an çalışılmaktadır. Konjuge, iletken, polimer sistemleri üzerine, birden çok akademik disiplinde, son 20 yılda yapılan çalışmalarda önemli bir artış olmuştur. Yapılan bu çalışmaların önemli bir çoğunluğu elektrokimyasal anlamda kararlı bir konjuge polimer olan ve bu sayede elektrokromik aygıtlardan organik tabanlı bulk heterojunction güneş hücrelerine kadar pek çok alanda uygulama olanağı sunan Poli(3,4-ethylenedioxythiophene) ve türevleri üzerine olmaktadır. PEDOT ve türevlerine karşı olan bu ilgiye rağmen, (Poli-ditiyeno[3,4-b:3',4'-e][1,4]diyoksin ve (Poli-3,4-dihidro-2H-tiyeno[3,4-b]oksatiyefin) ProSOT, monomerleri henüz araştırılmamıştır. Sekiz adım olarak tasarlanan DiDOT monomerinin sentezinin yedi adımı başarılı bir şekilde tamamlanmıştır. İlerleyen çalışmalarda sentezin tamamlanmasının ardından elektrokimyasal ve elektrokromik özellikleri araştırılacaktır. Diğer özgün malzeme olan ProSOT un monomeri ilk defa bu çalışmada başarılı bir şekilde sentezlenmiştir. Fakat monomer elektrokimyasal olarak aktif değildir. Bu nedenden dolayı monomer bromlanmış ve bu ünite tinli EDOT ile kenetlenme reaksiyonuna sokulmuştur. Elde edilen ürünün dönüşümlü voltamogram yardımı ile elektrokimyasal olarak polimerleştirilmesi sağlanmış ve malzemenin elektroaktif bir özgün malzeme olduğu belirlenmiştir. Her aşamada yapısal analizi için NMR spektroskopisi ve HRMS kullanılmıştır. Elektrokimyasal çalışmaları sonucunda yükseltgenme potansiyelleri p-doping için 0.26 V ve p-dedoping için 0.04 V olarak belirlenmiştir. Spektroelektrokimyasal sonuçlara göre λmax değerleri 515 nm ve 555 nm olarak belirlenmiş optik bant aralığı 1.60 eV olarak hesaplanmıştır. Ayrıca 515 nm de optik kontrast değeri 0.8 sn gibi hızlı bir açıp kapama süre ile birlikte % 49 bulunmuştur. Elde edilen optik kontrast değeri EDOT un homopolimeri olan PEDOT' a göre daha üstün bir değere sahiptir.
Özet (Çeviri)
Thienothiophene based moities are widely investigated for organic solar cell applications. In this study, after synthesizing 2-ethylhexyl 4,6-dibromothieno [3,4-b]thiophene-2-carboxylate successfully, copolymerization with commercially available donor 4-(2-ethylhexyl)-2,6-bis(trimethylstannyl)-4H-dithieno[3,2-b:2',3'-d]pyrrole, DTPy, was performed via Stille coupling. At each step, Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopy were performed for structural analysis. Cyclic voltammogram was used for investigation of electrochemical behaviors. Oxidation potentials of the polymer were monitored at 0.25 V/ 0.81 V for p-doping and 0.08 V/ 0.52 V for p-dedoping. Moreover, spectroelectrochemical analysis was done in order to obtain λmax value which was determined to be 728 nm. Optical band gap was calculated to be 1.2 eV. This clearly shows that a strong NIR absorbing polymer was successfully synthesized. Kinetic studies show optical contrast of PTTDTPy is 14 % at 1055 nm and 17% at 720 nm with 1.43 at 1055 nm and 0.9 at 720 nm switching times. The performance of the polymer in organic solar cells is currently being investigated. In the field of conjugated polymer systems, PEDOT has a special place. PEDOT and its derivatives are used in a variety of applications, spanning from electrochromic devices to bulk-heterojunction solar cells. Even though there is an immense interest surrounding this family of compounds the long pursued symmetric bifunctional derivative PDiEDOT (poly-dithieno[3,4-b:3',4'-e][1,4]dioxine and ProSOT (poly-3,4-dihydro-2H-thieno[3,4-b]oxathiephine) have not been realized. An eight step synthesis was envisioned in this study for realization of DiEDOT. Seven steps of this synthesis were successfully completed. Future studies will be concerned with finalization of the synthesis and investigation of electrochemical and electrochromic properties. The novel corresponding monomer of ProSOT was successfully synthesized for the first time in this study. However the monomer was not electrochemically active. Hence this monomer was brominated and moiety was coupled with stannylated 3,4-ethylenedioxythiophene EDOT to realize a novel electroactive monomer. For structural analysis NMR spectroscopy and HRMS were used. Electrochemical polymerization was performed with cyclic voltammogram with 0.1 DCM/ACN/NaClO4/LiClO4 systems. Oxidation potentials of the polymer was detected at 0.26 V for p-doping and 0.04 V for p-dedoping. Spectroelectrochemical results reveal that λmax values were 515 nm and 555 nm and optical band gap of the polymer was calculated as 1.60 eV. Moreover, kinetic studies were conducted. At 515 nm, optical contrast of corresponding polymer was founded as 49% fast switching time of 0.8 seconds. This optical contrast value is superior to the corresponding homopolymer of EDOT, PEDOT.
Benzer Tezler
- Oled uygulamaları için ditiyenotiyofen (DTT) temelli floresans moleküllerin hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Syntheses and investigation of fluorescence dithienothiophene (DTT) based materials for oled applications
İPEK ÖSKEN
- Birleşik tiyofen temelli bileşiklerin klik reaksiyonu ile polimerleştirilmesi, elektronik ve optoelektronik özelliklerinin araştırılması ve uygulamaları
Polymerization of fused thiophene based compounds via cli̇k reaction, researching of their electronic, optoelectronic properties and their applications
ALİ BUYRUK
- Synthesis of some functional conducting polymers, characterization, Mott-Schottky analysis and sensor applications
Bazı fonksiyonel iletken polimerlerin sentezi, karakterizasyonu, Mott-Schottky analizi ve sensor uygulamaları
TOLGA KARAZEHİR
Doktora
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
PROF. DR. MURAT ATEŞ
- Triarilpiridin grupları içeren ftalosiyaninlerin sentezi, fotofiziksel ve elektrokimyasal karakterizasyonu
Synthesis, photophysical and electrochemical characterization of phthalocyanine containing triarypyride groups
NAGİHAN BEBEK
- Yeni fonksiyonel kromik malzemelerin sentezi özellikleri ve uygulamaları
Synthesis properties and applications of novel functional chromic materials
MELEK PAMUK ALGI
Doktora
Türkçe
2012
KimyaÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATİLLA CİHANER