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一些光电功能聚合物的合成及其性能表征

2020-11-23阅读(631)

一些光电功能聚合物的合成及其性能表征

论文摘要

基于共轭聚合物能带工程理论，本论文从分子设计出发，分别利用Wittig缩合反应、Knoevenagel缩合反应和McMurry缩合反应设计并合成了噻吩类、咔唑类、三苯胺类以及噻嗪类四个系列19个主链中含有不同官能团的聚合物，其中14个聚合物未见报道。利用1H-NMR、IR、GPC、TG、UV-vis光谱、FL光谱对所合成聚合物的化学结构、相对分子量、热稳定性能、光吸收性能和光发射性能等进行了表征，详细讨论了主链中不同官能团对聚合物热稳定性能、光吸收性能和光发射性能等的影响。1H-NMR、IR和GPC的表征结果表明，所得到的聚合物与设计聚合物的化学结构一致。TG表征结果表明，由于腈基的引入降低了聚合物PBP、PNP和PQP的热稳定性，以致于聚合物PBP、PNP和PQP分别成为该类聚合物中热稳定性最差的聚合物，这是因为聚合物PBP、PNP和PQP中的对位亚苯基形成大共轭醌式结构所致；由于间位亚苯基不能形成醌式结构，所以在聚合物PBM、PNM和PQM中，腈基的引入只是增加了高分子之间的相互作用力，所以聚合物PBM、PNM和PQM的热稳定性得以大幅度提高；除聚合物PNM外，聚合物PBM和PQM是该类聚合物中热稳定性最好的聚合物。从所合成的四类共轭聚合物的UV-vis光谱、FL光谱和EL光谱可知，主链中含有对位亚苯基的聚合物在四氢呋喃稀溶液中的最大吸收波长和最大发射波长以及OLED器件的EL最大发射波长都大于主链中含有间位亚苯基的聚合物，其带隙都小于含有间位亚苯基的聚合物；当聚合物主链中亚苯基之间的几何尺寸比较大时，邻位亚苯基对聚合物的吸收性能和发射性能的影响大于间位亚苯基的影响；在聚合物的主链中引入功函数比较小的噻吩基团可以使聚合物的最大吸收波长和最大发射波长以及OLED器件的EL最大发射波长红移。从聚合物荧光量子效率的测量结果可知，腈基的引入以及催化剂金属元素的残留大幅度降低共轭聚合物在溶液中的荧光量子效率。 与此同时，利用计算机模拟的方法，结合CD光谱、FL光谱和比旋光度测量对聚合物PCaV和PBP在溶液中的构象进行了表征。计算机模拟结果表明，聚合物PCaV和PBP都能够折叠成为一个具有中空纳米孔洞的圆柱状结构。UV-vis光谱的结果表明，当聚合物PCaV的氯仿溶液浓度增加时，高波段出现一个新的

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 文献综述
  • 第一节 共轭聚合物概况
  • 1.1.1 共轭聚合物研究的历史沿革
  • 1.1.2 共轭聚合物的结构与性质
  • 1.1.3 共轭聚合物的种类和应用
  • 1.1.4 共轭聚合物的合成和表征方法
  • 第二节 共轭聚合物的荧光量子效率测量
  • 第三节 共轭聚合物的能带工程
  • 1.3.1 共轭聚合物的能带工程
  • 1.3.2 能隙表征
  • 1.3.3 共轭聚合物分子设计的理论依据
  • 1.3.4 低能隙共轭聚合物的设计方法
  • 第四节 OLED的研究概况
  • 1.4.1 OLED简介
  • 1.4.2 OLED的特点
  • 1.4.3 OLED的市场状况
  • 1.4.4 OLED的研究概况
  • 1.4.5 OLED的研究前沿
  • 1.4.6 CIE 1931简介及计算方法
  • 第五节 螺旋共轭聚合物的研究概况
  • 1.5.1 螺旋理论概述
  • 1.5.2 利用螺旋共轭聚合物构建纳米结构
  • 1.5.3 螺旋聚合物的合成方法
  • 1.5.4 螺旋结构的表征方法
  • 第二章 课题的研究内容和意义
  • 第一节 课题的研究内容
  • 第二节 课题的意义
  • 第三节 课题的创新之处
  • 第三章 化学试剂和仪器
  • 第一节 化学试剂
  • 第二节 实验仪器
  • 第三节 分析仪器
  • 第四章 噻吩类共轭聚合物的合成与表征
  • 第一节 噻吩类共轭聚合物的合成
  • 4.1.1 合成路线
  • 4.1.2 合成步骤
  • 第二节 结果与讨论
  • 4.2.1 中间体的结构表征
  • 4.2.2 中间体的UV-vis光谱
  • 4.2.3 噻吩类共轭聚合物的IR光谱分析
  • 4.2.4 噻吩类共轭聚合物的相对分子量
  • 4.2.5 噻吩类共轭聚合物的UV-vis光谱
  • 4.2.6 中间体和噻吩类共轭聚合物的FL光谱
  • 第三节 小结
  • 第五章 咔唑类共轭聚合物的合成与表征
  • 第一节 咔唑类共轭聚合物的合成
  • 5.1.1 合成路线
  • 5.1.2 合成步骤
  • 第二节 结果与讨论
  • 5.2.1 中间体的结构表征
  • 5.2.2 中间体的UV-vis光谱
  • 5.2.3 咔唑类共轭聚合物的IR光谱分析
  • 5.2.4 咔唑类共轭聚合物的相对分子量
  • 5.2.5 咔唑类共轭聚合物的热重分析
  • 5.2.6 咔唑类共轭聚合物的UV-vis光谱
  • 5.2.7 咔唑类共轭聚合物的FL光谱
  • 5.2.8 咔唑类共轭聚合物的荧光量子效率
  • 第三节 小结
  • 第六章 三苯胺类聚合物的合成与表征
  • 第一节 三苯胺类聚合物的合成
  • 6.1.1 合成路线
  • 6.1.2 合成步骤
  • 第二节 结果与讨论
  • 6.2.1 中间体的结构表征
  • 6.2.2 中间体的UV-vis和FL谱图
  • 6.2.3 三苯胺类聚合物的IR光谱
  • 6.2.4 三苯胺类聚合物的相对分子量
  • 6.2.5 三苯胺类聚合物的热重分析
  • 6.2.6 三苯胺类聚合物的UV-vis谱图
  • 6.2.7 三苯胺类共轭聚合物的FL谱图
  • 6.2.8 三苯胺类聚合物的荧光量子效率
  • 第三节 小结
  • 第七章 噻嗪类共轭聚合物的合成与表征
  • 第一节 噻嗪类共轭聚合物的合成
  • 7.1.1 合成路线
  • 7.1.2 合成步骤
  • 第二节 结果与讨论
  • 7.2.1 中间体的结构表征
  • 7.2.2 中间体的UV-vis和FL谱图
  • 7.2.3 噻嗪类共轭聚合物的IR光谱
  • 7.2.4 噻嗪类共轭聚合物的相对分子量
  • 7.2.5 噻嗪类共轭聚合物的热重分析
  • 7.2.6 噻嗪类共轭聚合物的UV-vis谱图
  • 7.2.7 噻嗪类共轭聚合物的FL谱图
  • 7.2.8 循环伏安
  • 第三节 小结
  • 第八章 两个具有螺旋构象的共轭聚合物的表征
  • 第一节 共轭聚合物PCaV的螺旋构象表征
  • 8.1.1 聚合物PCaV的螺旋构象模拟
  • 8.1.2 聚合物PCaV的UV-vis和CD光谱
  • 8.1.3 聚合物PCaV的FL光谱
  • 8.1.4 聚合物PCaV的比旋光测定
  • 8.1.5 小结
  • 第二节 共轭聚合物PBP的螺旋构象表征
  • 8.2.1 聚合物PBP的核磁氢谱
  • 8.2.2 聚合物PBP的计算机模拟
  • 8.2.3 聚合物PBP的CD光谱
  • 8.2.4 聚合物PBP的比旋光测量
  • 8.2.5 聚合物PBP的POM照片
  • 8.2.6 小结
  • 第九章 有机聚合物LED器件的制备与表征
  • 第一节 仪器材料和制备方法
  • 第二节 咔唑小分子的OLED器件制备与表征
  • 第三节 颜色可调的OLED器件制备与表征
  • 9.3.1 共轭聚合物PBC的OLED器件制备
  • 9.3.2 聚合物PBC的OLED器件Ⅰ
  • 9.3.3 聚合物PBC的OLED器件Ⅱ
  • 9.3.4 聚合物PBC的OLED器件Ⅲ
  • 9.3.5 聚合物PBC的OLED器件Ⅳ
  • 9.3.6 小结
  • 第四节 聚合物PBT的OLED器件制备与表征
  • 第五节 聚合物PNB的OLED器件制备与表征
  • 第六节 聚合物PNF的OLED器件制备与表征
  • 第七节 聚合物PNT的OLED器件制备与表征
  • 第八节 聚合物PQP的OLED器件制备与表征
  • 9.8.1 共轭聚合物PQP的OLED器件制备
  • 9.8.2 共轭聚合物PQP的单层OLED器件
  • 9.8.3 共轭聚合物PQP的多层OLED器件
  • 第九节 聚合物PQM的OLED器件制备与表征
  • 9.9.1 聚合物PQM的OLED器件制备
  • 9.9.2 聚合物PQM的单层OLED器件
  • 9.9.3 聚合物PQM的多层OLED器件
  • 第十节 聚合物PQF的OLED器件制备与表征
  • 第十一节 聚合物PQT的OLED器件制备与表征
  • 第十二节 聚合物PQB的OLED器件制备与表征
  • 第十三节 小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读博士期间发表的论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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