论文部分内容阅读
半导体型单壁碳纳米管(s-SWCNTs)由于其独特的电学性能可以作为高性能场效应晶体管(FET)的沟道材料，用于制备柔性电子器件。然而，商品化的单壁碳纳米管(SWCNTs)是由两种电学性能不同碳纳米管组成的混合物，分为s-SWCNTs和金属型单壁碳纳米符(m-SWCNTs)。因此，将高纯度的s-SWCNTs从混合物中提纯出来至关重要。在已报道的各种方法中，共轭聚合物包裹法由于过程简单、提纯效率高而受到科学家的关注。自首次报道以来，各利，结构的共轭聚合物尤其是芴类聚合物被设计合成出来，实现了高效率地筛选特定手性或直径的s-SWCNTs。科学家通过主链、侧基的合理设计以及改变筛选条件如溶剂、超声温度、离心时间和离心速度等研究了共轭聚合物与SWCNTs的相互作用。近几年，各种具有特殊功能的共轭聚合物同样被用来进行s-SWCNTs的筛选，得到功能性的复合物。之后，利用其功能性实现了:(1)将s-SWCNTs沉积到基材表面的特定位置;(2)使聚合物从碳纳米管表面脱落，得到无聚合物包裹的s-SWCNTs。
二苯甲酮具有独特的光反应性。在紫外光的照射下，酮羰基容易断裂，生成双自由基。其中一个自由基夺取周围环境中的氢原子，另一个自由基重组形成稳定的C-C键。这种光化学的反应过程被广泛地电应用于光固定、光接枝等领域。本论文构建了侧基含二苯甲酮的芴类交替共聚物和主链含二苯甲酮的芴类共聚物，系统地探究了这些聚合物与SWCNTs的相互作用，并且利用二苯甲酮基团的光敏性对聚合物包裹s-SWCNTs后续的应用进行了初步研究。具体研究内容如下:
(1)合成了龠有_二苯甲酮的功能单体，并通过Suzuki偶联反应制备了侧基含二苯甲酮荩网的芴类交替共聚物PFBP。通过紫外-可见吸收光谱表征发现分子量相近的PFBP和聚(9,9-二辛基芴)(PFO)，其共轭体系大小堪本相M。探究了PFBP与SWCNTs的相互作用。结果表明，以IF苯为溶剂，存PFBP与碳纳米管的比例为5∶1时，PFBP能够筛选出高纯度的s-SWCNTs，并且产率高于PFO。值得注意的是，PFBP能够筛选出直径较火的(9，7)碳纳米管。利用PFBP中二苯酮基团的光敏性，成功地将PFBP包裹的s-SWCNTs固定到柔性基材聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的表面，使用光学掩膜制备了由s-SWCNTs构成的圆形阵列(直径60-100μm)以及更为复杂的微电路图案。
(2)将二苯甲酮引入聚合物的主链，通过Suzuki偶联反应合成了二苯IP酮与9,9-二辛基芴的交替共聚物PFB，以及比例不同的二苯甲酮与9,9-二辛基芴的无规共聚物(BP)5n(FO)16n、(BP)6n(FO)16n、(BP)5n(FO)16n、(BP)11n(FO)16nf11(BP)16n(FO)16n，并与PFO进行对比。探宄了PFB与碳纳米管的相互作用，考察了不同溶剂、PFB与碳纳米管初始比例以及聚合物PFB的分子量等冈素，发现PFB在本论文研究条件下对s-SWCNTs不具备选择性。对于厄规共聚物(BP)。(FO)n，在聚合物与碳纳米管比例为3∶1和5∶1时，(BP)5n(FO)16。f11(BP)6n(FO)16n对s-SWCNTs具有很高的选择性。随着聚合物中二苯甲酮单元含量增大，筛选效果逐渐降低。此外，为了得到纯净的s-SWCNTs，利用聚合物的光敏性破坏聚合物共轭体系来降低聚合物与s-SWCNTs之间的相互作用，成功实现了部分聚合物从s-SWCNTs表面解吸附。通过紫外-可见吸收光谱计算，(BP)5n(FO)16n的解吸附效率约为34％，(BP)6n(FO)16n的解吸附效率约43％，(BP)8n(FO)16n的解吸附效率约57％。
二苯甲酮具有独特的光反应性。在紫外光的照射下，酮羰基容易断裂，生成双自由基。其中一个自由基夺取周围环境中的氢原子，另一个自由基重组形成稳定的C-C键。这种光化学的反应过程被广泛地电应用于光固定、光接枝等领域。本论文构建了侧基含二苯甲酮的芴类交替共聚物和主链含二苯甲酮的芴类共聚物，系统地探究了这些聚合物与SWCNTs的相互作用，并且利用二苯甲酮基团的光敏性对聚合物包裹s-SWCNTs后续的应用进行了初步研究。具体研究内容如下:
(1)合成了龠有_二苯甲酮的功能单体，并通过Suzuki偶联反应制备了侧基含二苯甲酮荩网的芴类交替共聚物PFBP。通过紫外-可见吸收光谱表征发现分子量相近的PFBP和聚(9,9-二辛基芴)(PFO)，其共轭体系大小堪本相M。探究了PFBP与SWCNTs的相互作用。结果表明，以IF苯为溶剂，存PFBP与碳纳米管的比例为5∶1时，PFBP能够筛选出高纯度的s-SWCNTs，并且产率高于PFO。值得注意的是，PFBP能够筛选出直径较火的(9，7)碳纳米管。利用PFBP中二苯酮基团的光敏性，成功地将PFBP包裹的s-SWCNTs固定到柔性基材聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的表面，使用光学掩膜制备了由s-SWCNTs构成的圆形阵列(直径60-100μm)以及更为复杂的微电路图案。
(2)将二苯甲酮引入聚合物的主链，通过Suzuki偶联反应合成了二苯IP酮与9,9-二辛基芴的交替共聚物PFB，以及比例不同的二苯甲酮与9,9-二辛基芴的无规共聚物(BP)5n(FO)16n、(BP)6n(FO)16n、(BP)5n(FO)16n、(BP)11n(FO)16nf11(BP)16n(FO)16n，并与PFO进行对比。探宄了PFB与碳纳米管的相互作用，考察了不同溶剂、PFB与碳纳米管初始比例以及聚合物PFB的分子量等冈素，发现PFB在本论文研究条件下对s-SWCNTs不具备选择性。对于厄规共聚物(BP)。(FO)n，在聚合物与碳纳米管比例为3∶1和5∶1时，(BP)5n(FO)16。f11(BP)6n(FO)16n对s-SWCNTs具有很高的选择性。随着聚合物中二苯甲酮单元含量增大，筛选效果逐渐降低。此外，为了得到纯净的s-SWCNTs，利用聚合物的光敏性破坏聚合物共轭体系来降低聚合物与s-SWCNTs之间的相互作用，成功实现了部分聚合物从s-SWCNTs表面解吸附。通过紫外-可见吸收光谱计算，(BP)5n(FO)16n的解吸附效率约为34％，(BP)6n(FO)16n的解吸附效率约43％，(BP)8n(FO)16n的解吸附效率约57％。