W pracy przedstawiono badania, których celem była synteza metakrylanów zawierających karbazol, 3-formylokarbazol i produkty jego kondensacji z aminami aromatycznymi, pochodne kumaryny oraz bipirydyny, a następnie polimerów i kopolimarów aktywnych optycznie. W części literaturowej pracy omówiono zjawiska fotoprzewodnictwa, jego zastosowania w urządzeniach emitujących światło oraz fotowoltaicznych. Następnie przedstawiono szereg przykładów aktywnych optycznie polimerów karbazolowych. Przegląd zakończono omówieniem metod kontrolowanej polimeryzacji rodnikowej, które były później były wykorzystywane w części doświadczalnej. Część pracy poświęcona badaniom własnym autora zawiera w pierwszej części opis metod syntezy szeregu metakrylanów zawierających ugrupowanie karbazolilowe, 3-formylokarbazolilowe, pochodne kumaryny oraz bipirydyny. Następnie opisano syntezy polimerów i kopolimerów zawierających wyżej wymienione monomery. Zadaniem drugiej części badań była synteza polimerów w oparciu monomery opisane w poprzedniej części. Jako najdogodniejszą metodę prowadzenia polimeryzacji i kopolimeryzacji monomerów wybrano metodę polimeryzacji w rozpuszczalniku inicjowaną rodnikowo. Badano również wpływ promieniowania mikrofalowego na przebieg reakcji polimeryzacji metakrylanu 2-(9-karbazolilo)etylu i N-winylokarbazolu. Zaobserwowano znaczne zmniejszenie czasu polimeryzacji dla obu monomerów. Reakcje przebiegały z duża wydajnością, a już po 10 minutach uzyskiwano konwersję 99%, podczas gdy konwencjonalna polimeryzacja rodnikowa wymaga do uzyskania 99% konwersji ponad 48 godzin. Przeprowadzono badania nad możliwością wykorzystania nowoczesnych technik polimeryzacji rodnikowej (ATRP, RAFT, NMP) do otrzymywania polimerów zawierających karbazol. Zdecydowano się na badania wszystkich obecnie rozwijanych metod kontrolowanej polimeryzacji rodnikowej, aby na tej podstawie stwierdzić skuteczność tych układów do polimeryzacji monomerów metakrylowych zawierających karbazol w łańcuchu bocznym i dla N-winylokarbazolu (NWK). Przeprowadzono z powodzeniem również badania nad syntezą kopolimerow szczepionych metodą ATRP. Wykonano również charakterystykę spektralną otrzymanych polimerów karbazolowych, które w dalszej części były badane pod kątem możliwości ich zastosowania w ogniwach fotowoltaicznych. Założono, że przewodnictwo dziurowe karbazolu może zostać wykorzystane w ogniwach słonecznych działających na półprzewodniku sensybilizowanym barwnikiem organicznym – Dye sensitised solar cells (DSC). Do badań aplikacyjnych pod kątem elektroluminescencji wybrano również kopolimery metakrylanów zawierających karbazol oraz pochodne bipirydyny dla których wykonano diody świecące LED.Przeprowadzone badania potwierdzają słuszność wyboru metakrylanów zawierających grupy karbazolilowe jako matrycy dla związków optycznie aktywnych, a uzyskane wyniki wskazują na możliwość praktycznego wykorzystania ich w konstrukcji urządzeń fotowoltaicznych i elektroluminescencyjnych.
The main aim of presented dissertation "Synthesis of optically active of carbazole polymers" was synthesis of methacrylate derivatives of carbazole, coumarine and bipyrydine as well as their further polymerization in order to obtain optically active polymers. Photoconduction phenomena and its application in Light Emitting Diodes and Photovoltaic Diodes were described. Numerous examples of optically active carbazole polymers and novel controlled living radical polymerization methods were described. Experimental part of dissertation includes description of synthetic methods of producing methacrylates with carbazolyl, coumarine and bipyridine pendant group. Afterwords, monomers were used to synthesis polymers and copolymers. Polymers were synthesized by means of conventional heating and microwave assisted conditions. In case of 9-(vinyl)-carbazole and 2-(9-carbazolyl)ethyl methacrylate polymerization no product was detected under conventional heating, despite of full conversion under microwave irradiation. Novel controlled living radical polymerization method (ATRP, RAFT, NMP) for polymeryzation of carbazole monomers were applied. Satisfactory results for Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) were obtained.
Spectral analysis of synthesized polymers were performed, and then simple solar cells and LED including obtained polymers were prepared. The results of investigation confirmed first expectation. Carbazole polymers and copolymers of carbazole with coumarine or bipyridine may be applied in optoelectronic devices especially in Light Emitting Diodes.
Klasyfikacja PKT
252900 Chemia związków wielkocząsteczkowych
250000 Chemia
Wydział
Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej
Licencja
Licencja PK
Prawa dostępu
Zasób dostępny wyłącznie z komputerów Biblioteki PK
