含二呋喃基萘基喹喔啉共轭聚合物的合成及性能

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共轭聚合物因独特的光电活性,在光电子领域应中得到广泛应用,合成新型共轭聚合物以及研究其光电性能引起了人们的关注。喹喔啉类化合物是典型的缺电子型芳香环化合物,与富电子环(呋喃,噻吩,3,4-乙撑二氧噻吩)形成电荷移动性分子,含有喹喔啉环的聚合物研究一直没有间断过,但是含芳香稠环化合物,特别是侧链具有平面环的喹喔啉类单体与其它富电子环共聚的聚合物研究较少。本研究小组已报道了含5,8-二噻吩基萘基喹喔啉(DThQx(ace))和5-8-二(乙撑二氧噻吩)基萘基喹喔啉(DEDOTQx(ace))的聚合物,该类聚合物具有较好的电化学活性。而二呋喃基萘基喹喔啉(DFuQx(ace))的聚合物尚无文献报道。为了系统地研究侧链含有平面稠环的缺电子萘基喹喔啉富电子基团取代衍生物,并进一步了解电荷移动性化合物中各取代基对产物各项性能的影响,合成含呋喃的萘基喹喔啉共聚物具有一定的理论意义。本文合成了5,8-二呋喃基萘基喹喔啉聚合物,通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、荧光发射光谱(PL)、循环伏安(CV)和X-射线粉末衍射(XRD)等测试手段对共聚物的结构与性能进行了表征。具体研究结果如下:1.采用Stille耦合反应合成了目标单体5,8-二呋喃基萘基喹喔啉。该单体在三氯甲烷溶液中紫外-可见吸收峰分别为325、435nm,在CF3COOH中长波处紫外-可见吸收峰红移到560nm,在CF3COOH(TFA)中发生质子酸掺杂,掺杂程度与酸的浓度有关,在550nm处发射黄色荧光。单体XRD测试表明,单体自然挥发时具有一定的结晶趋势。2.以无水三氯化铁为氧化剂,不同单体和氧化剂比例制备了聚5,8–二呋喃基萘基喹喔啉(PDFuQx(ace))。结果表明,当单体和氧化剂比例为1:8时,反应产率最高,即为98%。对合成聚合物进行碘掺杂时掺杂率为70%83.9%,其电导率有所提高,聚合物在常用有机溶剂中溶解性差,聚合物仅在TFA中部分溶解,紫外-可见光谱吸收光谱中P1和P2分别在750nm和650nm出现最大吸收峰。XRD表明,聚合物P3具有较好的结晶性。3.对DFuQx(ace)进行溴化,利用Sonogashira反应与2,5-二烷氧基-1,4-苯乙炔共聚,得到了侧链长度不同的两个交替共聚物PⅠ和PⅡ,所得到的聚合物在THF、氯仿和甲苯中有一定溶解性。其长波处的紫外-可见吸收峰分别为418nm和423nm,荧光发射峰分别为589nm和579nm,它们分别在0.92V和0.94V开始氧化,最大氧化峰在1.54V处出现。共聚物结晶性均差。4.利用Suzuki反应合成了5,8-二呋喃基萘基喹喔啉与9,9-二辛基芴交替共聚物,所得聚合物在甲苯氯仿中有溶解性。其紫外可见吸收峰分别为327nm和474nm,在564nm处发射黄色荧光,在0.54V处开始氧化,1.69V处出现最大氧化峰。
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