Funcionalización del polímero conductor P3HT con Oxido de Grafeno u Oxido de Grafeno Reducido para su evaluación como capa activa en Celdas Solares Orgánicas

Abstract

En el presente trabajo, se sintetizo y caracterizo un composito de P3HT-basado en grafeno para evaluar sus propiedades como capa activa en celdas solares orgánicas. Para este propósito, hicimos la sintesis y caracterización de oxido de grafeno (OG) y tratamos de llevar a cabo su reducción para obtener oxido de grafeno reducido (OGR) por dos métodos diferentes, método químico y método fotocatalítico. Esto, con el propósito de obtener diferentes derivados de grafeno y asi funcionalizarlos con poli(3-hexiltiofeno), P3HT. La reducción química del OG se llevó a cabo exitosamente con hidracina como agente reductor. Sin embargo, el proceso de reducción fotocatalítica de las hojas de OG no fue efectivo debido a la baja potencia de la lámpara de deuterio de la que se disponía en el laboratorio. En consecuencia, se montaron las reacciones de funcionalización del OG, OGR (químicamente reducido) con el P3HT, químicamente modificado antes de esta reacción. La reacción con OG se llevó a cabo exitosamente y seguimos cada paso de la reacción por resonancia magnética nuclear de protones (1H-RMN) y espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (FT-IR). Sin embargo, se observaron problemas de aglomeracion irreversible en la reacción del OGR y el P3HT. Este problema se atribuyó a la alta naturaleza hidrofóbica del OGR después de la reacción de reducción con hidracina. Por esta razón, el composito P3HT-Oxido de grafeno fue el único que se estudió. Se evaluaron las propiedades ópticas, estructurales y eléctricas con ayuda de espectrofotometría UV-Vis, Espectroscopia Raman y Espectroscopia de Impedancia Electrónica.

Abstract In this work, P3HT functionalized with Graphene was synthesized and characterized with the intention of optimizing its properties for use as active layer in organic solar cells. For this, there followed a route that includes initially synthesis of graphene oxide (OG) followed by reduction to obtain reduced graphene oxide (OGR) using both a chemical method and a photocatalytic method. The chemical reduction of the OG was carried out successfully with hydrazine as a reducing agent. However, the process of photocatalytic reduction was partially effective due to the low power of the deuterium lamp used to generate ultraviolet light needed for the photocatalytic process. Later there were realized the functionalization reactions of the OG, and of the OGR with the P3HT previously modified chemically. Nevertheless, problems of irreversible agglomeration were observed in the reaction of the OGR and the P3HT. This problem was attributed to the high hydrophobic nature of the OGR after the reaction of reduction with hydrazine. For this reason, the composito P3HT-Graphene oxide was the only one that was studied. There were evaluated the optical, structural and electrical properties with help of spectrophotometry UV-Vis, Raman Spectroscopy and Electronic Impedance Spectroscopy.