Tổng hợp và đánh giá polymer dẫn điện có cấu dạng cho nhận điện tử với độ rộng vùng cấm hẹp ứng dụng trong pin quang điện nền hữu cơ hiệu suất cao

Trong thời gian từ năm 2017 đến năm 2020, PGS. TS. Nguyễn Trần Hà cùng các cộng sự tại Trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh đã thực hiện đề tài: “Tổng hợp và đánh giá polymer dẫn điện có cấu dạng cho nhận điện tử với độ rộng vùng cấm hẹp ứng dụng trong pin quang điện nền hữu cơ hiệu suất cao”.

Đề tài nhằm mục tiêu tổng hợp và phân tích bốn loại polymer dẫn điện cấu dạng cho nhận điện tử với cấu trúc hóa học khác nhau như sau:

- Poly(BDP-alt-3HT) copolymers (Polymer P1).

- Poly[(BDP-alt-3HT)-co-(BT-alt-BDP)] terpolymers (Polyme P2).

- Poly(HBDP-alt-3HT) copolymers (Polyme P3).

- Poly[(HBDP-alt-3HT)-co-(BT-alt-HBDP)] terpolymers (Polyme P4).

Các polymer dẫn điện này được sử dụng như là lớp hoạt quang trong việc chế tạo các pin quang điện hữu cơ và đánh giá khả năng chuyễn hóa quang năng của thiết bị solar cells.

Sau ba năm nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả sau:

- Lần đầu tiên, tổng hợp thành công bốn loại polyme dẫn cấu dạng cho-nhận điện tử mới. Những polyme dẫn này đãu được phân tích đầy đủ về tính chất quang, tính chất nhiệt cũng như hình thái học. 04 bài báo khoa học được công bố trên tạp chí quốc tế ISI (02 bài Q1 và 02 bài Q2 thuộc lĩnh vực khoa học polyme) và 02 bài được đăng trên tạp chí khoa học quốc gia.

- Đã tổng hợp được các monomer dẩn điện theo các quy trình được tối ưu về điều kiện phản ứng, hiệu suất của quy trình tổng hợp monomer cao hơn > 70-90%, với độ tinh khiết của monomer từ 95-99%.

- Các polymer dẫn điện cấu dạng cho nhận điện tử P1-P4 (Poly(BDP-alt-3HT) (P1), Poly[(BDP-alt3HT)-co-(BT-alt-BDP)] terpolymers (Polymer P2), Poly(HBDP-alt-3HT) copolymers (Polyme P3), Poly[(HBDP-alt-3HT)-co-(BT-alt-HBDP)] terpolymers (Polyme P4)) đã được tổng hợp thành công qua phản ứng polymer hóa ghép đôi trực tiếp.

- Các polymer dẫn điện cấu dạng cho nhận điện tử đã được phân tích cấu trúc, quang nhiệt và tính chất kết tinh, sắp xếp phân tử quan các phương pháp phân tích GPC, MALDI-TOF, FTIR, UV-vis, DSC, 1H NMR, 13C NMR, và TGA. Các diblock copolymers trên cơ sở polymer dẫn điện poly(3-heylthiophene) và các loại polymer acrylate mang các nhóm chức tương hợp với PC61BM đã được tổng hợp thành công bằng các phản ứng kiểm soát trọng lượng phân tử ATRP. Các quá trình tổng hợp kiểm soát trọng lượng phân tử ATRP được tổng hợp bằng xúc tác quang hữu cơ thế hệ mới (organocatalysted) thuộc hệ pyrene và phenoloxazine.

- Các diblock copolymers đã được tổng hợp kiểm soát trọng lượng phân tử của polymer và độ đa phân tán trọng lượng phân tử của diblock polymers. Diblock copolymers được phân tích cấu trúc, tính chất quang, tính chất nhiệt của diblock copolymers.

Với những kết quả nghiên cứu của các loại polymer dẫn điện trên, thì các polymer này được tổng hợp lần đầu tiên trên giới, và chưa có bất cứ nhóm nghiên cứu nào trên thế giới thực hiện các kết quả và khảo sát trên.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 17065/2019) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.P.D (NASATI)