杂环交叉共轭聚合物的合成与性质研究

论文摘要

本论文选择卤代芳烃与三丁基锡基噻吩、三丁基锡基呋喃金属有机试剂在四（三苯基膦）钯催化下合成了以芴和哒嗪为主的一系列噻吩,呋喃与杂环构成的新型化合物。分别应用固相研磨聚合法,溶液界面聚合法与超声波引发聚合法等三种聚合方法制备了相应的杂环交叉共轭聚合物,对以上共轭聚合物的红外光谱,紫外-可见吸收光谱,荧光光谱,电化学氧化-还原性能,热稳定性,表面形貌等基本性能进行了研究,并对其反应条件做了初步的探讨。主要的研究内容如下:（1）采用Pd（0）催化偶合方法,分别合成了含有噻吩环,呋喃环与芴、哒嗪等构成的杂环交叉共轭化合物。并通过红外光谱,核磁共振氢谱,元素分析,紫外光谱等表征手段对目标化合物进行了确认。（2）用无水三氯化铁作为氧化剂,利用室温固相研磨聚合法合成了聚-3,6-二呋喃基哒嗪、聚-3,6-二噻吩基哒嗪、聚-2,7-二呋喃基芴与聚-2,7-二噻吩基芴。并通过红外光谱,紫外-可见光光谱,荧光光谱,电子扫描显微镜照片,热重曲线,循环伏安曲线,XRD等对所得聚合物进行表征。（3）通过超声波引发聚合法制备了聚-3,6-二呋喃基哒嗪、聚-3,6-二噻吩基哒嗪、聚-2,7-二呋喃基芴和聚-2,7-二噻吩基芴,并通过红外光谱,紫外-可见光光谱,荧光光谱,电子扫描显微镜照片,循环伏安曲线等对所得聚合物进行表征。（4）应用界面聚合法合成了聚-3,6-二呋喃基哒嗪、聚-3,6-二噻吩基哒嗪、聚-2,7-二呋喃基芴与聚-2,7-二噻吩基芴等聚合物,考察了界面聚合法合成的聚合物与传统方法合成的聚合物之间是否具有性能差异。

论文目录

• 论文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 电致发光共轭聚合物和太阳能电池聚合物发展概况
• 1.2 几类典型的电致发光聚合物材料和太阳能电池聚合物材料
• 1.2.1 聚对苯乙炔（PPV）及其衍生物
• 1.2.2 聚噻吩（PT）及其衍生物
• 1.2.3 聚对苯（PPP）及其衍生物
• 1.2.4 聚咔唑（PCz）及其衍生物
• 1.2.5 聚芴（PF）及其衍生物
• 1.3 聚合物的合成方法
• 1.3.1 化学氧化聚合法
• 1.3.2 固相研磨聚合法
• 1.3.3 超声波引发聚合法
• 1.3.4 溶液界面聚合法
• 1.4 课题的提出
• 第二章 芴与噻吩共轭聚合物的合成及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料与试剂
• 2.2.2 表征设备与仪器
• 2.3 单体和催化剂的合成
• 2.3.1 单体及聚合物的合成路线
• 2.3.2 2, 7-二溴芴的合成
• 2.3.3 2,7-二噻吩基芴的合成
• 2.3.4 催化剂的合成
• 2.4 聚-2,7-二噻吩基芴的合成
• 2.4.1 固相研磨聚合法制备聚-2,7-二噻吩基芴
• 2.4.2 溶液界面聚合法制备聚-2,7-二噻吩基芴
• 2.4.3 超声波聚合法制备聚-2,7-二噻吩基芴
• 2.5 单体和中间体的表征
• 2.5.1 单体和中间体的红外谱图分析
• 2.5.2 单体和中间体的核磁氢谱图
• 2.5.2.1 2,7-二溴芴的核磁氢谱图
• 2.5.2.2 2,7-二噻吩基芴的核磁氢谱图
• 2.5.3 单体和中间体的紫外谱图分析
• 2.5.4 单体的荧光光谱图分析
• 2.6 聚合物聚-2,7-二噻吩基-芴结构表征和基本性能分析
• 2.6.1 聚-2,7-二噻吩基-芴的红外光谱分析
• 2.6.2 固相研磨合成聚-2,7-二噻吩基-芴的核磁谱图
• 2.6.3 聚-2,7-二噻吩基-芴的紫外光谱分析
• 2.6.3.1 固相研磨合成的聚-2,7-二噻吩基-芴与单体的紫外光谱
• 2.6.3.2 三种聚合方法合成的聚-2,7-二噻吩基-芴的紫外光谱
• 2.6.4 固相研磨法合成的聚-2,7-二噻吩基-芴的荧光光谱
• 2.6.5 三种聚合方法合成的聚-2,7-二噻吩基-芴的SEM
• 2.6.5.1 固相研磨法合成的聚-2,7-二噻吩基-芴的SEM
• 2.6.5.2 溶液界面法合成的聚-2,7-二噻吩基-芴的SEM
• 2.6.5.3 超声波引发法合成的聚-2,7-二噻吩基-芴的SEM
• 2.6.6 固相研磨法合成的聚-2,7-二噻吩基-芴的热重分析
• 2.6.7 固相研磨法合成的聚-2,7-二噻吩基-芴的XRD 分析
• 2.7 反应条件探讨
• 2.7.1 2,7-二溴芴的合成
• 2.7.2 钯催化下2,7-二噻吩基-芴的合成
• 2.7.3 固相研磨聚合法合成聚-2,7-二噻吩基-芴
• 2.8 本章小结
• 第三章 芴与呋喃共轭聚合物的合成及表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料与试剂
• 3.2.2 表征设备与仪器
• 3.3 单体和催化剂的合成
• 3.3.1 单体及聚合物的合成路线
• 3.3.2 2, 7-二溴芴的合成
• 3.3.3 2,7-二呋喃基芴的合成
• 3.3.4 催化剂的合成
• 3.4 聚-2,7-二呋喃基芴的合成
• 3.4.1 固相研磨聚合法制备聚-2,7-二呋喃基芴
• 3.4.2 溶液界面聚合法制备聚-2,7-二呋喃基芴
• 3.4.3 超声波聚合法制备聚-2,7-二呋喃基芴
• 3.5 单体和中间体的表征
• 3.5.1 单体和中间体的红外谱图分析
• 3.5.2 单体和中间体的核磁氢谱图
• 3.5.2.1 2,7-二溴芴的核磁氢谱图
• 3.5.2.2 2,7-二呋喃基芴的核磁氢谱图
• 3.5.3 单体和中间体的紫外谱图分析
• 3.5.4 单体的荧光光谱图分析
• 3.6 聚-2,7-二呋喃基-芴结构表征和基本性能分析
• 3.6.1 聚-2,7-二呋喃基-芴的红外光谱分析
• 3.6.1.1 固相聚-2,7-二呋喃基-芴与单体的红外光谱分析
• 3.6.1.2 三种聚合方法合成的聚-2,7-二呋喃基-芴的红外光谱
• 3.6.2 固相研磨法合成的聚-2,7-二呋喃呋喃基-芴的核磁谱图
• 3.6.3 聚-2,7-二呋喃基-芴的紫外光谱分析
• 3.6.3.1 固相研磨法合成的聚-2,7-二呋喃基-芴与单体的紫外光谱
• 3.6.3.2 三种聚合方法合成的聚-2,7-二呋喃基-芴的紫外光谱
• 3.6.4 固相研磨法合成的聚-2,7-二呋喃基-芴的荧光光谱分析
• 3.6.5 三种聚合方法合成的聚-2,7-二呋喃基-芴的SEM
• 3.6.5.1 固相研磨法合成的聚-2,7-二呋喃基-芴的SEM
• 3.6.5.2 溶液界面法合成的聚-2,7-二呋喃基-芴的SEM
• 3.6.5.3 超声波引发合成的聚-2,7-二呋喃基-芴的SEM
• 3.6.6 固相研磨法合成的聚-2,7-二呋喃基-芴的电化学分析
• 3.6.7 固相研磨法合成的聚-2,7-二呋喃基-芴的热重分析
• 3.6.8 固相研磨法合成的聚-2,7-二呋喃基-芴的X 粉末衍射分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 哒嗪与呋喃共轭聚合物的合成及表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原料与试剂
• 4.2.2 表征设备与仪器
• 4.3 单体和催化剂的合成
• 4.3.1 单体及聚合物的合成路线
• 4.3.2 催化剂的合成
• 4.3.3 3,6-二呋喃基-哒嗪的合成
• 4.4 聚-3,6-二呋喃基-哒嗪的合成
• 4.4.1 固相研磨聚合法制备聚-3,6-二呋喃基-哒嗪
• 4.4.2 溶液界面聚合法制备聚-3,6-二呋喃基-哒嗪
• 4.4.3 超声波聚合法制备聚-3,6-二呋喃基-哒嗪
• 4.5 单体的表征
• 4.5.1 单体的红外谱图分析
• 4.5.2 单体核磁氢谱图分析
• 4.5.3 单体紫外谱图分析
• 4.6 聚-3,6-二呋喃基-哒嗪结构表征和性能
• 4.6.1 聚-3,6-二呋喃基-哒嗪的红外光谱
• 4.6.1.1 固相研磨法合成的聚-3,6-二呋喃基-哒嗪与单体的红外光谱
• 4.6.1.2 三种聚合方法合成的聚-3,6-二呋喃基-哒嗪的红外光谱
• 4.6.2 聚-3,6-二呋喃基-哒嗪的紫外光谱分析
• 4.6.2.1 固相研磨法合成的聚-3,6-二呋喃基哒嗪与单体的紫外光谱
• 4.6.2.2 三种聚合方法合成的聚-3,6-二呋喃基-哒嗪的紫外光谱
• 4.6.3 三种聚合法合成聚-3,6-二呋喃基-哒嗪的形貌
• 4.6.3.1 固相研磨法合成的聚-3,6-二呋喃基-哒嗪的SEM
• 4.6.3.2 溶液界面法合成的聚-3,6-二呋喃基-哒嗪的SEM
• 4.6.3.3 超声波引发合成的聚-3,6-二呋喃基-哒嗪的SEM
• 4.6.4 固相研磨法合成的聚-3,6-二呋喃基-哒嗪的电化学分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 哒嗪与噻吩共轭聚合物的合成及表征
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 原料与试剂
• 5.2.2 表征设备与仪器
• 5.3 单体和催化剂的合成
• 5.3.1 单体及聚合物的合成路线
• 5.3.2 催化剂的合成
• 5.3.3 3,6-二噻吩基-哒嗪的合成
• 5.4 聚-3,6-二噻吩基-哒嗪的合成
• 5.4.1 固相研磨聚合法制备聚-3,6-二噻吩基-哒嗪
• 5.4.2 溶液界面聚合法制备聚-3,6-二噻吩基-哒嗪
• 5.4.3 超声波聚合法制备聚-3,6-二噻吩基-哒嗪
• 5.5 单体的表征
• 5.5.1 单体的红外谱图分析
• 5.5.2 单体核磁氢谱图分析
• 5.5.3 单体紫外谱图分析
• 5.6 聚-3,6-二噻吩基-哒嗪的红外光谱分析
• 5.6.1 固相研磨合成的聚-3,6-二噻吩基-哒嗪与单体的红外光谱
• 5.6.2 三种聚合方法合成的聚-3,6-二噻吩哒嗪的红外光谱
• 5.6.3 固相研磨合成的聚-3,6-二噻吩基-哒嗪的核磁谱图
• 5.6.4 聚-3,6-二噻吩基-哒嗪的紫外光谱分析
• 5.6.4.1 固相研磨合成的聚-3,6-二噻吩基-哒嗪与单体的紫外光谱
• 5.6.4.2 三种聚合方法合成聚-3,6-二噻吩基-哒嗪的紫外光谱
• 5.6.5 三种聚合方法合成的聚-3,6-二噻吩基-哒嗪的形貌
• 5.6.5.1 固相研磨合成的聚-3,6-二噻吩基-哒嗪的SEM 和TEM
• 5.6.5.2 溶液界面法合成的聚-3,6-二噻吩基-哒嗪的SEM
• 5.6.5.3 超声波引发合成的聚-3,6-二噻吩基-哒嗪的SEM
• 5.6.6 固相研磨合成的聚-3,6-二噻吩基-哒嗪的电化学分析
• 5.7 本章小结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间学术论文发表情况
• 致谢