Příprava a studium série polymerů na bázi diketopyrrolopyrrolů (DPP) jako fotoaktivních látek
Loading...
Date
Authors
Solanský, Lukáš
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Předkládaná diplomová práce pojednává o polymerech na bázi organických pigmentů, jejich přípravě, charakterizacích a využití jakožto fotoaktivních látek se zaměřením na umělou fotosyntézu. Experimentální části je věnovaná přípravě polymerů na bázi diketopyrrolopyrrolů (DPP). Bylo připraveno 7 DPP derivátů s 5 různými postranními řetězci. Byly porovnány přípravy DPP polymerů pomocí Stilleovy reakce a přímé arylace. Díky vyšší efektivitě a nižší náročnosti přímé arylace byla tato metoda polymerace využita na přípravu série 20 polymerů složená z kombinace 5 DPP derivátů a 4 komonomerů. U syntézy několika výsledných polymerů byl pozorován vznik nerozpustného podílu, který nebylo možné dostupnými metodami charakterizovat, a i následná aplikace takových materiálů není díky tomu umožněna. Na základě získaných dat se ukázalo, že zejména objemná skupina adamantanu a komonomer tetrafluorbenzen nejsou pro přípravu polymerů vhodné, jelikož vedly k velmi omezeně rozpustným materiálům, který měly navíc nízký stupeň polymerace. Naopak polymery obsahující butyl-TEG, oktadekan, komonomer thiofen a částečně i benzothiadiazol měly stupeň polymerace v rozmezí 10-33 a vykazovaly skvělé spektrální i optoelektrické vlastnosti. Testy fotokatalytického vývoje vodíku za pomocí DPP polymerů jsou ve vývoji, ale v prvotních měřeních na vybraných materiálech polymerů (P14 a P20) vodík nebyl prokazatelně detekován.
The present diploma thesis deals with polymers based on organic pigments, their preparation, characterization and use as photoactive substances with a focus on artificial photosynthesis. The experimental part is devoted to the preparation of diketopyrrolopyrrole (DPP) based polymers. 7 DPP derivatives with 5 different side chains were prepared. The preparation of DPP polymers by Stille cross-coupling reaction and direct arylation were compared. Due to the higher efficiency and lower complexity of direct arylation, this polymerization method was used to prepare a series of 20 polymers consisting of a combination of 5 DPP derivatives and 4 comonomers. In the synthesis of several of the resulting polymers, the formation of an insoluble moiety was observed which could not be characterized by available methods, and even the subsequent application of such materials is not possible due to this. On the basis of the data obtained, it became apparent that in particular the bulky adamantane group and the comonomer tetrafluorobenzene were not suitable for the preparation of polymers, as they resulted in very limited soluble materials which, moreover, had a low degree of polymerization. In contrast, polymers containing butyl-TEG, octadecane, the comonomer thiophene and partially benzothiadiazole had degrees of polymerization in the range of 10-33 and exhibited excellent spectral and optoelectric properties. Tests of photocatalytic hydrogen evolution using DPP polymers are under development, but hydrogen was not demonstrably detected in initial measurements on selected polymer materials (P14 and P20).
The present diploma thesis deals with polymers based on organic pigments, their preparation, characterization and use as photoactive substances with a focus on artificial photosynthesis. The experimental part is devoted to the preparation of diketopyrrolopyrrole (DPP) based polymers. 7 DPP derivatives with 5 different side chains were prepared. The preparation of DPP polymers by Stille cross-coupling reaction and direct arylation were compared. Due to the higher efficiency and lower complexity of direct arylation, this polymerization method was used to prepare a series of 20 polymers consisting of a combination of 5 DPP derivatives and 4 comonomers. In the synthesis of several of the resulting polymers, the formation of an insoluble moiety was observed which could not be characterized by available methods, and even the subsequent application of such materials is not possible due to this. On the basis of the data obtained, it became apparent that in particular the bulky adamantane group and the comonomer tetrafluorobenzene were not suitable for the preparation of polymers, as they resulted in very limited soluble materials which, moreover, had a low degree of polymerization. In contrast, polymers containing butyl-TEG, octadecane, the comonomer thiophene and partially benzothiadiazole had degrees of polymerization in the range of 10-33 and exhibited excellent spectral and optoelectric properties. Tests of photocatalytic hydrogen evolution using DPP polymers are under development, but hydrogen was not demonstrably detected in initial measurements on selected polymer materials (P14 and P20).
Description
Citation
SOLANSKÝ, L. Příprava a studium série polymerů na bázi diketopyrrolopyrrolů (DPP) jako fotoaktivních látek [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
doc. Ing. Viera Jančovičová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Marián Lehocký, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-05-20
Defence
Obhajoba diplomové práce proběhla podle následujícího schématu: prezentace studenta-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Student přednesl výborný výtah výsledků své práce, řádně zodpověděl všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagoval na připomínky. V diskusi tak student prokázal výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky práce. Komise zhodnotila jeho práci celkově jako výbornou.
Pekař: Od jakého polymeračního stupně nazýváte produkt polymerem? Jak se polymerace zastaví? V jakém rozpouštědle se polymerace realizovala?
Lehocký: Jsou vidět rozdíly při použití různých halogenovaných derivátů? Na co se výsledné polymery dají využít? V jaké fázi se měřilo NMR?
Dzik: Jak si vysvětlujete nerozpustnost u některých typů polymerů? S jakým typem látek z hlediska využití pracujete?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení