聚对苯撑乙炔类共聚物的合成及性能研究

论文摘要

近年来,以共轭聚合物为基础的荧光传感器以其高选择性、灵敏性和稳定性显示出自身的优势,获得了迅速的发展,拥有十分广阔的应用前景。含有刚性共轭主链是共轭聚合物的重要特征,能在分子内形成大的共轭π电子体系,从而使电荷在分子内进行传输,单个猝灭剂分子就足以引起聚合物荧光的超猝灭。相比于传统的荧光小分子传感器,共轭聚合物特有的传感信号放大功能是它们成为优良活性传感材料的重要原因。常用的共轭聚合物包括聚对苯撑乙烯及衍生物、聚对苯撑乙炔及衍生物、聚芴、聚噻吩和聚对苯及衍生物等。其中,聚对苯撑乙炔(PPE)类聚合物因其具有较好的热稳定性、电致发光性能及良好的非线性光学效应,在传感器领域受收到普遍关注。但由于PPE主链含C≡C的刚性结构,它的溶解性极差,难于加工应用,为了得到可溶的PPE常常需要引入长链柔性基团来提高聚合物在有机溶剂中的溶解性。首先,本文在结合前人研究成果的基础上,采用Sonogashira偶联反应,合成了三种苯环侧链含不同取代基的PPE衍生物,通过核磁共振氢谱和红外光谱对共聚物的结构进行了表征确认,并就苯环侧链的差异对聚合物的溶解性及紫外—可见吸收和荧光光谱特征的影响进行了研究。研究发现：通过在苯环侧链引入非对称烷氧基,PPE衍生物的溶解性和成膜性都得到了大幅度的提高,而且荧光强度也没有明显改变。其次,本文详细研究了两种硝基芳烃与所合成的荧光共轭聚合物之间的相互作用。结果表明,两种烷氧基侧链取代的PPE衍生物对硝基化合物均具有良好的荧光响应,且随着硝基的增多,响应的灵敏度变高。最后,本文利用多面体倍半硅氧烷(POSS)具有有改性高分子材料,提高高分子发光性能等优点,与具有较好电子流动性和刚性的聚对苯撑乙炔相结合,合成了四种含POSS基团的PPE衍生物,通过核磁共振氢谱和红外光谱对共聚物的结构进行了表征确认,并对它们的紫外—可见吸收和荧光光谱等性能进行了研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 荧光化学传感机理
• 1.1.1 荧光的产生和影响因素
• 1.1.2 荧光的猝灭
• 1.1.3 荧光化学传感机理
• 1.2 荧光共轭聚合物
• 1.2.1 荧光共轭聚合物概述
• 1.2.2 荧光共轭聚合物的信号放大机理
• 1.2.3 荧光共轭聚合物在传感器领域的应用
• 1.3 聚倍半硅氧烷的特点及应用
• 1.3.1 聚倍半硅氧烷的特点
• 1.3.2 聚倍半硅氧烷的应用
• 1.4 课题的选择及主要内容
• 1.4.1 课题的选择
• 1.4.2 课题的主要内容
• 2 对苯撑乙炔撑型荧光共轭聚合物的合成
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 原料和规格
• 2.1.2 仪器
• 2.1.3 总合成路线
• 2.1.4 单体合成步骤
• 2.1.5 共聚物的合成步骤
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 结构表征
• 2.2.2 性能表征
• 2.3 本章小结
• 3 荧光共轭聚合物与硝基化合物的作用研究
• 3.1 试验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 Copolymer A和B溶液与间二硝基苯的荧光响应
• 3.2.2 Copolymer A和B溶液对对硝基甲苯的荧光响应
• 3.2.3 不同猝灭剂猝灭效率比较
• 3.2.4 时间对猝灭的影响
• 3.3 本章小结
• 4 对苯撑乙炔撑与POSS共聚物PA-PD的合成
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 总合成路线
• 4.1.2 单体合成步骤
• 4.1.3 POSS共聚物的合成步骤
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 结构表征
• 4.2.2 性能表征
• 4.3 POSS共聚物与硝基化合物的作用
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 化合物谱图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢