基于格子化与聚合效应的纳米格芳烃的臭氧光老化、热氧化稳定性探究

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聚芴类材料作为有机宽带隙发光的明星分子受到了人们的广泛研究,然而芴9号位上的sp~3碳十分活泼,往往在光照、加热、通电以及潮湿的环境中容易被氧化,从而形成三大绿光带之一的芴酮缺陷。本课题组前期已经设计并合成了抗热氧、抗水氧的共轭纳米聚合物PGDPF,这为目前聚芴类材料稳定性所面临的困境提出了新的解决方案。然而在光氧化研究中,PGDPF表现出较差的光氧化稳定性,本文对PGDPF在光氧化稳定性方面的反常现象进行了一系列的探究与验证。除此之外,本文还探讨了聚梯形格芳烃、梯形格芳烃及其前驱体合成子的光氧化和热氧化稳定性以验证格子化效应和聚合效应对稳定性的影响。在第一章中,首先,我们合成了无Br梯形格单体GDPF、无Br一型合成子I-shape,并对这两个分子进行了一系列的基本表征,为后续探究格子化效应和聚合效应做准备工作。其次,我们重新探究了PGDPF光氧化实验,发现其实验的不可重复性。最后,我们从光强、膜厚以及臭氧等三个方面重新探究了PGDPF的光氧化,结果表明臭氧是导致PGDPF光氧化的主要因素。在第二章中,因上一章的臭氧实验在引入臭氧的同时也引入了光强,且臭氧实验中的紫外光功率远高于在探究光强效应中的紫外光强,因而忽视光强对实验的影响不够有说服力。本章里,首先,我们细化了臭氧实验,采用控制单一变量的方法分别从弱光结合臭氧、无光结合臭氧以及强光结合无氧等三个方面探究PGDPF的光氧化,结果表明臭氧是导致PGDPF光氧化的主要原因,紫外光只是产生臭氧的手段。其次,为探究格子化效应和聚合效应对光氧化的影响,我们对GDPF、I-shape、U-shape以及PGDPF进行了紫外清洁机下的光氧化实验,结果表明格子化效应能提高材料的抗光氧化能力,聚合效应并不能增强材料的光氧化稳定性。最后,我们把PGDPF与目前已发表的同类型稳定性较好的聚合物PODPF和PCz DPF进行了光氧化稳定性的对比,结果表明相比于目前世界领先水平的PCz DPF,PGDPF的抗光氧化能力还有待提升,但相比于PODPF,PGDPF的抗光氧化能力却有着明显的提升。在第三章中,我们从分子、时间和温度等三个因素对比了GDPF、I-shape、U-shape以及PGDPF的热氧稳定性。结果表明梯形格单体GDPF的热氧稳定性优于I-shape和U-shape,但弱于梯形聚格PGDPF,这表明格子化效应和聚合效应都能增强材料的热氧稳定性。总之,在本论文中,我们探究了导致PGDPF的光氧化的主要因素,揭示了聚合效应、格子化效应对稳定性的影响,实现了从线形分子、环形分子再到聚合物光氧化、热氧化稳定性的全面探究,对进一步丰富芴基宽带隙半导体的光电性能具有重要的意义。
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