含苝衍生物新型共轭聚合物的合成与性能研究

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苝酰亚胺系化合物是一类新型的功能性有机染料,由于其吸收光谱范围宽、性能稳定、荧光发射强,在有机光导体,太阳能电池,聚合物发光二极管等光电子分子器件研究领域受到了众多研究工作者的重视;尤其在能量转化研究方向,近年来有较大的进展。苝酰亚胺衍生物的光生电荷效率可达95%,在保持化合物光生电荷效率的前提下,如何来拓宽其光能吸收范围,促使和提高苝酰亚胺衍生物分子体系内光激电荷的分散和分子电荷分离体寿命,是苝酰亚胺衍生物应用于能量转化研究中需要考虑的问题。  本论文在文献调研的基础上首先总结了苝酰亚胺类衍生物的一些基本性质、目前部分应用领域以及存在的问题。在总结前人工作的基础上,本论文首次设计和合成了两类基于苝酰亚胺衍生物的聚合物体系:  1.首次设计和合成了基于苝酰亚胺、寡聚苯撑乙炔撑交替共轭聚合物;通过对苝酰亚胺单体大稠环位置(bay位置)的卤化反应,得到了双官能团的二溴化衍生物,通过和一系列不同长度的寡聚苯撑乙炔撑单元的共聚,得到了三个不同p,n掺杂浓度的交替共轭聚合物。聚合物在溶液态下显示出了较大的吸收宽度,其荧光光谱显示聚合物体系内存在着光激发产生的载流子传递和电荷分离;但是预期的能量传递现象在该体系中没有观察到。通过对聚合物薄膜的电化学循环伏安实验,得到了三个聚合物的起始氧化、还原电势,并计算出聚合物的HOMO、LUMO轨道能级,为材料在器件中的应用提供了数据支持。  2.设计和合成了基于苝酰亚胺与芴、芴炔交替共轭聚合物;本论文首次将芴类富电子基团引入苝酰亚胺的bay位置,合成了基于芴、芴炔的苝类alternativecopolymers。主要研究了聚合物体系中单键和三键对分子中能量传递和载流子传输、以及聚合物分子电性能的影响,为此类材料的设计提供实验依据。  概括起来,本论文通过在苝酰亚胺bay位置进行聚合反应,得到两类主链全共轭的交替聚合物。通过UV-Vis,PL,CV等研究手段,研究了体系分子的光吸收、发射和电性能;本论文在材料的设计上具备一定的新颖性,为苝酰亚胺衍生物类材料在bay位置的改性研究提供了一些新的启发。
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