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伴随着分子器件和分子电子学所取得的突飞猛进的发展,共轭高分子在材料领域的应用已成为21世纪科学研究的热点领域之一。作为有机发光、分子整流器、传感器和光电转换的优良材料,聚芴类发光高分子由于其独特的分子结构和优良的性能,深受学术界和工业界的重视从而被人们广泛研究。本论文正是在这种背景下,进一步研究了在分子主链上引入空间体积逐渐变化的取代基后聚芴类交替共聚物结构和性能之间的关系。
首先,第一章简述了有机电致发光的基本概念和目前被广泛研究的光电高分子共轭材料,并综述了聚烷基芴的结构和性能,以及关于聚芴老化机理的几种观点。对本章内容的理解有助于全面认识聚芴类材料的发展前景和现状,并为讨论后续章节所涉及的工作奠定基础。
第二章讨论了支链化效应对聚芴类交替共聚物性能的影响,包括光致发光性能、稀溶液中的溶剂化效应、热性能、电化学性能等。实验表明,取代基空间体积的变化并没有引起紫外吸收峰和荧光发射峰的显著红移或蓝移,却明显地改善了薄膜的光谱热稳定性。但取代基的引入使得薄膜量子效率有所降低,而且庞大空间体积侧基的引入使热稳定性有所下降,下降幅度甚至可达80℃。此外,本章在讨论溶剂化效应时,仔细考察了溶剂极性对聚合物体系荧光性能的影响,分析了分子链构象和溶剂分子间的各种作用力。通过分析不同溶剂中共轭高分子的发光特性与其分子链构象的依赖关系,进一步认识了发光聚合物的光物理性能。电化学性能测试表明聚合物的氧化还原电势分别位于-5.76~-5.82 eV以及-2.19~-2.27 eV范围内。
第三章主要是基于密度泛函理论对聚合物体系进行量子化学计算,包括基态几何构型、电子云分布、前线轨道能级。计算结果表明,共轭聚合物主链上取代基空间体积的变化并没有导致基态几何结构的明显变化,而且对前线轨道的电子云分布亦无明显影响。另一方面,能级参数与重复单元n的倒数(1/n)存在较好的线性关系,这符合大多数共轭聚合物的特征。
在最后一章中,我们初步研究了两种聚芴类衍生物材料共混后的结构和性能,讨论了不同比例下混合后的光致发光性能,并结合AFM图片进行了分析。此外,还考察了不同溶剂对薄膜微观形貌的影响。