本文關(guān)鍵詞：大平面共軛聚合物的設(shè)計與合成

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【摘要】：共軛聚合物通常具有獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì),同時擁有聚合物的可設(shè)計性及熱穩(wěn)定性。雖然部分共軛聚合物因為剛性較強(qiáng)而導(dǎo)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(fù)單元引入柔性鏈來改善或解決,所以共軛聚合物備受學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注,如今已被應(yīng)用于光伏電池、圖像傳感、場效應(yīng)晶體管等領(lǐng)域。平面共軛聚合物是共軛聚合物中重要的一類,其分子鏈?zhǔn)怯蛇B續(xù)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)組成的,這種環(huán)狀結(jié)構(gòu)幾乎完全限制了分子主鏈上重復(fù)單元的自由旋轉(zhuǎn),也基本上消除了構(gòu)型和構(gòu)象上的異構(gòu)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(dǎo)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(jié)構(gòu)缺陷。結(jié)構(gòu)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(qiáng),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(yīng)以及兩步關(guān)環(huán)反應(yīng)來設(shè)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(dú)特的光電性質(zhì),芘的引入可以減少后期關(guān)環(huán)反應(yīng)的反應(yīng)位點(diǎn),從而降低了在反應(yīng)過程中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)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(jìn)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(yīng),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(jìn)行Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到化合物s1,s1在CF3COOH作用下進(jìn)行分子內(nèi)關(guān)環(huán)得到化合物m1,之后以Mo Cl5為催化劑進(jìn)一步關(guān)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(jìn)行反應(yīng),得到相應(yīng)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(shè)計合成出了聚合物P1,P2和P3。4.對模型小分子和聚合物進(jìn)行紫外吸收和熒光光譜測試,數(shù)據(jù)顯示關(guān)環(huán)以后的小分子和聚合物與關(guān)環(huán)之前相比,均發(fā)生了明顯的紅移現(xiàn)象,而且關(guān)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(jìn)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(xué)性質(zhì),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(xué)性質(zhì)。聚合物的溶解性需要進(jìn)一步改善。
【關(guān)鍵詞】：平面共軛聚合物 芘 Suzuki偶聯(lián) 關(guān)環(huán)反應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(yīng)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(yīng)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(xué)性質(zhì)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(xué)性能31-32
• 2.4 本章小結(jié)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(jié)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(xué)性質(zhì)36-37
• 3.3.3 聚合物的熱性能37
• 3.3.4 聚合物的電化學(xué)性能37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 總結(jié)39-41
• 參考文獻(xiàn)41-45
• 附錄45-54
• 致謝54-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果55

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