本文關鍵詞：大平面共軛聚合物的設計與合成

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【摘要】：共軛聚合物通常具有獨特的光學和電學性質,同時擁有聚合物的可設計性及熱穩(wěn)定性。雖然部分共軛聚合物因為剛性較強而導致加工困難和柔韌性不好等問題,但是往往可以通過向其重復單元引入柔性鏈來改善或解決,所以共軛聚合物備受學術界和工業(yè)界的關注,如今已被應用于光伏電池、圖像傳感、場效應晶體管等領域。平面共軛聚合物是共軛聚合物中重要的一類,其分子鏈是由連續(xù)的環(huán)狀結構組成的,這種環(huán)狀結構幾乎完全限制了分子主鏈上重復單元的自由旋轉,也基本上消除了構型和構象上的異構化。因此,相比于一般的共軛聚合物,平面共軛聚合物擁有更大的共軛平面和電子離域范圍,熒光量子效率和電導率也相對較高。不足之處是在合成平面共軛聚合物的過程中,容易產(chǎn)生結構缺陷。結構缺陷的存在對聚合物的光電性能、熱穩(wěn)定性等都有較大影響。此外,平面共軛聚合物的剛性較強,不利于加工,也不利于溶解。針對平面共軛聚合物存在的問題,我們嘗試著采用2,7-二叔丁基芘為原料制備成帶有硼酸酯基的單體,再同帶有鹵素的芳香烴單體經(jīng)過Suzuki偶聯(lián)反應以及兩步關環(huán)反應來設計合成一種平面共軛聚合物。芘本身是一種平面共軛小分子,具有獨特的光電性質,芘的引入可以減少后期關環(huán)反應的反應位點,從而降低了在反應過程中產(chǎn)生結構缺陷的幾率;叔丁基的存在則可以增加聚合物的柔性�；诖讼敕�,本文進行了以下研究:1.以2,7-二叔丁基芘為原料與聯(lián)硼酸頻哪醇酯反應,制得化合物a1,a2;以對溴叔丁基苯為起始原料,合成了化合物b3;以4-叔丁基苯胺為起始原料,制備了化合物c3。2.將a1和b3進行Suzuki偶聯(lián)反應得到化合物s1,s1在CF3COOH作用下進行分子內關環(huán)得到化合物m1,之后以Mo Cl5為催化劑進一步關環(huán)得到模型平面共軛小分子x1;以a2和c3為原料,用同樣的合成方法進行反應,得到相應化合物s2,m2和x2。3.使用前面摸索出的實驗條件和方法,以單體a2和b3為原料,設計合成出了聚合物P1,P2和P3。4.對模型小分子和聚合物進行紫外吸收和熒光光譜測試,數(shù)據(jù)顯示關環(huán)以后的小分子和聚合物與關環(huán)之前相比,均發(fā)生了明顯的紅移現(xiàn)象,而且關環(huán)次數(shù)越多,紅移現(xiàn)象越明顯;對模型小分子和聚合物進行熱重分析,數(shù)據(jù)表明兩者均具有良好的熱穩(wěn)定性。使用循環(huán)伏安法測試了模型小分子x1,x2的電化學性質,并計算出其Band Gap分別為1.78eV,2.90eV。由于所得平面共軛聚合物在二氯甲烷中的溶解性不好,因此使用循環(huán)伏安法沒有測出其電化學性質。聚合物的溶解性需要進一步改善。
【關鍵詞】：平面共軛聚合物 芘 Suzuki偶聯(lián) 關環(huán)反應
【學位授予單位】：河北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O631
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 前言11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 共軛聚合物的分類及應用11-16
• 1.2.1 共軛聚合物分類11-14
• 1.2.2 共軛聚合物的應用14-16
• 1.3 平面共軛大分子16-19
• 1.3.1 平面共軛聚合物的合成方法16-19
• 1.4 平面共軛聚合物的展望19-21
• 第2章 平面共軛小分子的合成與表征21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 實驗部分21-28
• 2.2.1 試劑及藥品21-22
• 2.2.2 實驗儀器22
• 2.2.3 單體的合成22-24
• 2.2.4 平面共軛小分子的合成24-28
• 2.3 共軛小分子的表征28-32
• 2.3.1 共軛小分子的光學性質28-30
• 2.3.2 平面共軛小分子的熱性能30-31
• 2.3.3 平面共軛小分子的電化學性能31-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第3章 平面共軛聚合物的合成與表征33-39
• 3.1 引言33
• 3.2 實驗部分33-35
• 3.2.1 試劑及藥品33
• 3.2.2 實驗儀器33-34
• 3.2.3 平面共軛聚合物的合成34-35
• 3.3 結果與討論35-38
• 3.3.1 聚合物的GPC淋出曲線35-36
• 3.3.2 聚合物的光學性質36-37
• 3.3.3 聚合物的熱性能37
• 3.3.4 聚合物的電化學性能37-38
• 3.4 本章小結38-39
• 總結39-41
• 參考文獻41-45
• 附錄45-54
• 致謝54-55
• 攻讀碩士學位期間的科研成果55

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4 王y，

本文編號：944521