苯并硒二唑及其衍生物共轭聚合物的合成与表征

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本论文合成了两种新型的受体单元4,7-二溴[2,1,3]苯并硒二唑和5,6-二丁氧基-4,7-二溴[2,1,3]苯并硒二唑,其中4,7-二溴[2,1,3]苯并硒二唑分别与芴、咔唑、吩噻嗪合成了共轭聚合物;另一方面,将噻吩分子引入两种受体中,形成两种溶解性更好的单体,并通过电化学方法合成了两种聚合物。对五种聚合物进行测试并分析了它们的紫外可见吸收和荧光光谱以及电化学性质。4,7-二溴苯并硒二唑以苯并噻二唑为初始原料,经过三步反应以70%的最终产率得到了目标产物,分别与给电子单元芴、咔唑和吩噻嗪硼酸酯通过Suzuki偶联反应生成共轭聚合物。这三种聚合物均经过了核磁和红外的验证,结构正确,并测定了它们的光学性质、分子量、热稳定性以及电化学等性质,研究了不同受体对聚合物光电性能的影响。这三种聚合物的紫外吸收光谱范围均在400-600nm之间,其中基于吩噻嗪的聚合物与其他两个聚合物相比,发生了明显的红移;而在荧光发射光谱中,基于咔唑的聚合物的荧光发射波长最大,相对于另外两个聚合物发生了红移。其中基于芴与苯并硒二唑的聚合物具有最高的荧光量子产率,达到了13%,而基于吩噻嗪与苯并硒二唑的聚合物的荧光量子产率最低只有6%。通过电化学测定聚合物的循环伏安曲线,得出三种聚合物的电穴带隙与光学带隙非常接近。该类聚合物具有较好的光电性质,且结构可进一步优化,这显示出了该类聚合物在有机发光二极管的研究领域中具有广泛的发展前景。5,6-丁氧基-4,7-二溴苯并硒二唑以邻苯二酚为初始原料经过5步反应合成了受体单元5,6-二丁氧基-4,7-二溴[2,1,3]苯并硒二唑,每一步反应都经过核磁验证,总产率为30%。在两种受体上引入噻吩,形成两种新型的单体,进行电化学聚合物制备了两种新型共轭聚合物。分别测定了聚合物的紫外吸收和循环伏安曲线,研究两种聚合物的光电性质。两种聚合物的紫外吸收均在450-650nm之间,可以很好的匹配太阳光谱;通过测定循环伏安曲线测定聚合物的电学带隙与光学带隙很相似。两种聚合物具有较好的溶解性和光电性质,在太阳能电池领域具有良好的应用前景。
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