文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
咪唑离子液体聚合物准固态电解质的制备及性能研究
姓名:金鑫
申请学位级别:硕士
专业:有机化学
指导教师:陶杰
2011-03
南京航空航天大学硕士学位论文

摘要
染料敏化太阳能电池(DSSC)具有成本低、制作工艺简单、可设计性强等传统硅基太阳
能电池不具备的优点,成为国内外研究的热点。发展至今,液态电解质是 DSSC 最高效的空穴
传输材料,但是它存在的易泄漏和易挥发等缺点,严重影响了 DSSC 的长期稳定性,阻碍了 DSSC
的实际应用推广。本文针对这一问题开展了相转换法制备离子液体聚合物准固态电解质的研究
工作。
首先利用高压水热法制备了两种室温离子液体 1-乙烯基-3-丙基咪唑卤代盐(ViPrIm+X−,
X=Cl, Br, I)和 1-丙基三乙氧基硅-3-甲基咪唑碘盐(TESPIm+I-),通过 HPLC、FTIR、1HNMR 等
测试手段确定了产物结构,优化了合成条件。ViPrIm+X−经自由基聚合得到离子液体聚合物
P(ViPrIm+X−), FTIR、1HNMR 、GPC 测试结果表明此聚合过程为衰减链转移聚合(DTP);不
同摩尔比的 TESPIm+I-和 TEOS 通过溶胶-凝胶过程制备了不同无机物含量的离子液体功能化聚
硅氧烷(IL-SiO2),试验结果表明该离子液体聚合物中均形成了 Si-O-Si 结构,其颗粒尺寸在
10~500nm 之间并且具有良好的热稳定性能。
利用所合成的离子液体聚合物制备了两种离子液体聚合物准固态电解质:单离子传导
+ −
P(ViPrIm I )/PVDF 和原位 IL-SiO2/PVDF 基准固态电解质。其中 PVDF 薄膜呈多孔结构,离子
液体聚合物结构的引入显著降低了整个体系的结晶度;利用电化学方法分析了影响准固态电解
-
质室温离子电导率及 I3 的表观扩散系数的因素;太阳能光伏测试系统的测试结果显示,随着体
系中离子液体聚合物含量的增大,电池的开启电压增高,暗电流减小,开路电压增大,这两种
准固态 DSSC 体系的最佳光电转换效率分别为 %和 %。

关键词:离子液体,水热法,离子液体聚合物,DT 聚合,准固态电解质,染料敏化太阳能电
池

I
咪唑离子液体聚合物准固态电解质的制备及性能研究

ABATRACT
Dye-sensitized solar cells (DSSCs) have aroused intensive interests owing to their low cost,
simple fabrication process, excellent design pared to traditional photovoltaic devices.
Untill now, the liquid electrolyte has been the most efficient hole-transport material in DSSCs.
However, it influences the long stability of DSSCs due to the solvent volatilization and leakage. The
ionic liquid polymer quasi-solid electrolytes are prepared via phase transition process to solve this
problem in this work.
Firstly, ionic liquids 1-vinyl-3-propylimidazolium halides (ViPrIm+X−, X=Cl, Br, I) and
imidazolium iodide containing triethoxysilane group (TESPIm+I−) were synthesized with Teflon-lined,
stainless autoclaves under solvent-free conditions. The molecular structure was characterized
respectively by HPLC, FTIR, 1HNMR, etc., and the reaction conditions were well investigated.
ViPrIm+X− were polymerized by radical