本文關(guān)鍵詞：基于苯并二噻吩的D-A聚合物的合成及性能

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【摘要】：共軛聚合物因其在有機光電材料中的廣泛應(yīng)用而持續(xù)受到關(guān)注。其中,分子主鏈中同時包含電子給體(Donor)和電子受體(Acceptor)單元的所謂D-A聚合物往往具有優(yōu)異的光物理性質(zhì)以及載流子傳輸性質(zhì),使其在有機發(fā)光二極管、太陽能電池材料以及化學(xué)/生物傳感器等方面的研究成為熱點。本論文的研究基于具有高度平面性的苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(BDT)展開。首先采用與過渡金屬具有廣泛配位能力的2,2':6',2"-三聯(lián)吡啶修飾苯并二噻吩,通過與過渡金屬配位,自組裝形成D-A超分子聚合物。同時,采用苯并二噻吩與高度共軛的強電子受體苯并二吡咯酮(BDP)共聚,獲得了兩種新型的窄能隙D-A聚合物。對所有合成的單體及聚合物進行了詳細的結(jié)構(gòu)表征,并系統(tǒng)研究了其性能。(1)三聯(lián)吡啶修飾苯并二噻吩D-A分子的合成及性能。采用2,2':6',2"-三聯(lián)吡啶修飾苯并二噻吩結(jié)構(gòu),形成含雙三聯(lián)吡啶單元的A-D-A電子結(jié)構(gòu)的分子M1和M2。研究表明,分子的平面共軛程度和分子間的π-π堆積作用會對分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移產(chǎn)生很大影響。與M1相比,M2的紫外吸收峰紅移了24 nm,達到467 nm,M2熒光發(fā)射峰紅移了32 nm,達到553 nm。M1與M2電化學(xué)能隙分別為1.26 eV和1.49 eV,熱分解溫度(Td)分別為335℃和430℃。(2)基于苯并二噻吩的D-A超分子聚合物的合成及性能。分別采用烷氧基和噻吩基團修飾苯并二噻吩,形成不同給電子能力及分子構(gòu)型的單元,后與2,2':6',2"-三聯(lián)吡啶進行偶聯(lián),分別形成A-D-A結(jié)構(gòu)的超分子構(gòu)筑單元BDT-OR和BDT-Th,最后在Ru2+的誘導(dǎo)下,自組裝形成金屬-超分子聚合物P-BDT-OR和P-BDT-Th。研究表明,金屬-超分子聚合物P-BDT-OR和P-BDT-Th由于存在金屬-配體的電荷轉(zhuǎn)移,D-A結(jié)構(gòu)獲得了增強,分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移能力提高,紫外吸收光譜紅移,能隙降低。形成的超分子聚合物P-BDT-OR和P-BDT-Th的紫外-可見吸收峰分別為521 nm和522 nm,電化學(xué)能隙分別為1.86 eV和1.78 eV,熱分解溫度分別為300℃和389℃。(3)苯并二噻吩與苯并二吡咯酮D-A聚合物的合成及性能。以高度共軛的苯并二吡咯酮作為受體單元,分別與烷氧基修飾和噻吩基修飾的苯并二噻吩進行共聚,形成D-A聚合物P1和P2,并對其紫外吸收性能、電化學(xué)性能以及熱穩(wěn)定性進行了研究。研究表明,P1和P2的紫外-可見吸收峰分別為619 nm和620 nm,由于共聚后D-A結(jié)構(gòu)的增強,與單體BDP相比發(fā)生了明顯的紅移。電化學(xué)能隙分別為1.57 eV和1.51 eV,熱分解溫度分別為319℃和408℃。
【關(guān)鍵詞】：苯并二噻吩 三聯(lián)吡啶 苯并二吡咯酮 超分子聚合物 D-A聚合物
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O633.5
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 共軛聚合物9-10
• 1.1.1 共軛聚合物的能隙9
• 1.1.2 共軛聚合物的種類和電子結(jié)構(gòu)9-10
• 1.2 D-A聚合物10-12
• 1.2.1 場效應(yīng)晶體管10-11
• 1.2.2 發(fā)光二極管11
• 1.2.3 太陽能電池11-12
• 1.3 超分子聚合物12-13
• 1.3.1 超分子聚合物分類12
• 1.3.2 D-A超分子聚合物12
• 1.3.3 多聯(lián)吡啶金屬-超分子聚合物的研究進展12-13
• 1.4 苯并二噻吩13-18
• 1.4.1 芳環(huán)對苯并二噻吩的修飾14-15
• 1.4.2 苯并二噻吩共軛平面的拓展15-16
• 1.4.3 基于苯并二噻吩的D-A共軛小分子材料16-18
• 1.5 苯并二吡咯酮18-21
• 1.5.1 苯環(huán)對苯并二吡咯酮的修飾18-19
• 1.5.2 噻吩對苯并二吡咯酮的修飾19-21
• 1.6 本論文的研究意義及思路21-23
• 1.6.1 研究意義21
• 1.6.2 研究思路21-23
• 第二章 三聯(lián)吡啶修飾苯并二噻吩D-A分子的合成及性能23-41
• 2.1 引言23
• 2.2 實驗部分23-31
• 2.2.1 實驗儀器和試劑23-24
• 2.2.2 D-A聚合物的光學(xué)能隙與電化學(xué)能隙的測定24-25
• 2.2.3 合成25-31
• 2.3 結(jié)果與討論31-39
• 2.3.1 合成與結(jié)構(gòu)31-34
• 2.3.2 紫外-可見吸收性能34-36
• 2.3.3 熒光發(fā)射性能36-37
• 2.3.4 熱穩(wěn)定性能37-38
• 2.3.5 電化學(xué)性能38-39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 第三章 基于苯并二噻吩的D-A超分子聚合物的合成及性能41-61
• 3.1 引言41
• 3.2 實驗部分41-45
• 3.2.1 實驗儀器和試劑41-42
• 3.2.2 給-受體小分子和超分子的合成42-45
• 3.3 結(jié)果與討論45-60
• 3.3.1 合成與結(jié)構(gòu)45-49
• 3.3.2 紫外-可見吸收性能49-54
• 3.3.3 熒光發(fā)射性能54-56
• 3.3.4 熱穩(wěn)定性能56-58
• 3.3.5 電化學(xué)性能58-60
• 3.4 本章小結(jié)60-61
• 第四章 苯并二噻吩與苯并二吡咯酮D-A聚合物合成及性能61-71
• 4.1 引言61
• 4.2 實驗部分61-64
• 4.2.1 實驗儀器、試劑和測試方法61-62
• 4.2.2 單體及聚合物的合成62-64
• 4.3 結(jié)果與討論64-70
• 4.3.1 合成與結(jié)構(gòu)64-65
• 4.3.2 聚合物的分子量65
• 4.3.3 聚合物的紫外-可見吸收性能65-68
• 4.3.4 聚合物的電化學(xué)性能68-69
• 4.3.5 聚合物的熱穩(wěn)定性能69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻72-76
• 致謝76-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄77-78

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本文編號：750296