Graphene based donor acceptor systems

An efficient method to exfoliate graphite to prepare exfoliated few-layer graphene (EXG) was carried out in this thesis. Through proper centrifugation at different rounds per minute (rpm), three kinds of exfoliated graphene flakes (EXG 800, EXG 1500 and EXG 3000) with different qualities were obtained. The qualities of these EXG flakes were characterized by TEM, TGA and Raman spectroscopy. Raman spectra also states that the EXG 3000 flakes were of good quality and can be highly functionalized. Further research was focussed on the functionalization of EXG 3000 with charge donating π-centre based on diketopyrollopyrrole (DPP). The resulting hybrids graphene material has good solubility in organic solvent and wide light absorption (500 nm - 800 nm) features. Electron or energy transfer from DPP chromophores to EXG flakes was confirmed by the efficient fluorescence quenching of DPP chromophores. The new hybrid materials are under investigation as a third component in P3HT: PCBM bulk-heterojunction blends for organic photovoltaic applications.

In questa tesi è stato condotto un metodo efficiente per esfoliare la grafite per preparare il grafene a pochi strati esfoliato (EXG). Attraverso un'adeguata centrifugazione a diversi giri al minuto (rpm), sono stati ottenuti tre tipi di scaglie di grafene esfoliate (EXG 800, EXG 1500 ed EXG 3000) con qualità diverse. Le qualità di questi fiocchi EXG erano caratterizzate dalla spettroscopia TEM, TGA e Raman. Gli spettri Raman affermano inoltre che i fiocchi EXG 3000 erano di buona qualità e possono essere altamente funzionalizzati. Ulteriori ricerche si sono concentrate sulla funzionalizzazione di EXG 3000 con donazione di carica π-center basata sul diketopirollopirrolo (DPP). Il risultante materiale ibrido di grafene presenta una buona solubilità in solventi organici e ampie caratteristiche di assorbimento della luce (500 nm - 800 nm). Il trasferimento di elettroni o di energia dai cromofori DPP ai fiocchi EXG è stato confermato dall'efficace spegnimento della fluorescenza dei cromofori DPP. I nuovi materiali ibridi sono in fase di studio come terzo componente di P3HT: miscele di eterogiunzione di massa PCBM per applicazioni fotovoltaiche organiche.