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含二氧六环的聚噻吩合成及发光性能研究

作　者: 李荣
导　师: 钟国伦
学　校: 浙江大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚噻吩衍生物 1,3-二氧六环合成表征光学性能循环伏安法
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

聚噻吩及其衍生物因具有高电导率、良好的氧化还原可逆性、随电压的改变快速变换发光颜色以及良好的环境稳定性等的特点而备受关注,并且在非线性光学器件、聚合物发光二极管、气体传感器、有机晶体管以及电致变色器件等方面具有良好的应用前景。近来,为了寻找并获得具有良好稳定性、加工性和发光性能的新型聚噻吩类材料,许多研究仍致力于聚噻吩类聚合物的合成,并已经取得很大的进展。本文合成了侧链含有1,3-二氧六环取代基的两种新型聚噻吩衍生物,即聚3-(1,3-二噁烷-2-乙基)噻吩(PDT)和聚3-(1,3-二嗯烷-2-乙基)-4-甲基噻吩(PDMT),具体过程如下：首先以3-溴噻吩和3-溴-4-甲基噻吩为原料,采用无水FeCl3氧化催化法分别合成了聚3-溴噻吩(PBrT)、聚3-溴-4-甲基噻吩(PBrMT)两种无规均聚物；然后分别以PBrT、PBrMT为反应物,以Ni(dppp)Cl2为催化剂,通过Grignard反应分别合成了PDT和PDMT.实验发现这些聚合物易溶于氯仿,二氯甲烷,四氢呋喃等多种常用有机溶剂。采用核磁分析(NMR)、红外分析(IR)、凝胶色谱法(GPC)、热重分析(TGA)等手段对其化学结构、分子量、热稳定性能分别进行了表征和测试。核磁分析结果表明所合成的PDT和PDMT中约80%以上的溴原子被3-(1,3-二嗯烷-2-乙基)所取代；它们具有较高的分子量和较窄的分子量分布；热稳定较好,能够用于一定程度的高温环境。对比研究了这些聚合物的紫外-可见吸收性能和光致发光性能。结果表明：(1)这些聚合物的氯仿稀溶液和旋涂薄膜都具有不同程度的发光活性；(2)由于取代基高的空间位阻作用和两个氧原子的电负性作用,PDT和PDMT的发射峰值分别比PBrT和PBrMT峰值都有一定程度的的蓝移,分别发射橙黄色光和绿色光；(3)PDMT的4位上引入了一个甲基后,其发光波长比PDT有较大程度的蓝移。通过循环伏安法研究了PDT和PDMT的氧化还原性能,并结合紫外-可见光谱计算出它们的能级和能隙值,具体结论如下：PDT和PDMT的EHOMO分别为-5.34 eV、-5.98 eV, ELUMO分别为-3.15 eV、-3.61 eV,能隙值E。分别为2.19 eV、2.37 eV,实验结果表明,PDT和PDMT作为发光材料能够应用于有机电致发光器件中。分别将PDT和PDMT的光吸收性能和光发射性能与有着相似结构的聚3-环己基噻吩(PCHT)和聚3-环己基-4-甲基噻吩(PCHMT)(引自文献)进行了对比,发现由于PDT和PDMT的3位取代基的环状结构中含有两个O原子,且二氧六环与噻吩间有两个亚甲基相连,氧原子的电负性和取代基的空间位阻效应相互作用,致使PDT溶液的吸收波长和发射波长比PCHT的相应值有一定程度的蓝移,但是薄膜的吸收波长相同；而PDMT溶液的吸收波长、发射波长和薄膜的吸收波长都分别比PCHMT的相应值有一定程度的红移。

全文目录

致谢  7-8
摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
目次  12-14
第一章绪论  14-30
  1.1 有机小分子/高分子聚合物电致发光材料的发展  14-15
  1.2 高分子聚合物的光致发光机理  15-17
  1.3 几种典型的聚合物电致发光材料  17-18
  1.4 聚噻吩类电致发光材料的研究进展  18-27
    1.4.1 聚噻吩衍生物的化学合成方法  18-21
    1.4.2 聚噻吩衍生物  21-27
  1.5 本文设计思想及主要研究内容  27-30
第二章聚3-(1,3-二噁烷-2-乙基)噻吩的合成、表征及发光性能  30-41
  2.1 引言  30-31
  2.2 实验部分  31-34
    2.2.1 试剂和仪器  31-32
    2.2.2 聚3-(1,3-二噁烷-2-乙基)噻吩(PDT)合成  32-34
  2.3 结果与讨论  34-40
    2.3.1 聚合物的表征  34-38
    2.3.2 PBrT和PDT溶解性  38
    2.3.3 PBrT和PDT的光学性能  38-40
  2.4 本章结论  40-41
第三章聚3-(1,3-二噁烷-2-乙基)-4-甲基噻吩的合成、表征及发光性能  41-52
  3.1 引言  41
  3.2 实验部分  41-44
    3.2.1 试剂和仪器  41-43
    3.2.2 聚3-(1,3-二噁烷-2-乙基)-4-甲基噻吩(PDMT)合成  43-44
  3.3 结果与讨论  44-51
    3.3.1 聚合物的表征  44-49
    3.3.2 PBrMT和PDMT的溶解性  49
    3.3.3 PBrMT和PDMT的光学性能  49-51
  3.4 本章结论  51-52
第四章循环伏安法测定PDT和PDMT的能带参数  52-61
  4.1 测定原理  52-55
  4.2 实验部分  55-56
    4.2.1 实验仪器和试剂  55-56
    4.2.2 实验过程  56
  4.3 结果与讨论  56-60
  4.4 本章结论  60-61
第五章几种聚合物的发光性能对比  61-67
  5.1 引言  61-62
  5.2 光吸收和光致发光性能的对比研究  62-65
    5.2.1 PDT与PDMT的光吸收和光致发光性能的对比  62-64
    5.2.2 PDT与PCHT光吸收和光致发光性能的对比  64-65
    5.2.3 PDMT与PCHMT的光吸收和光致发光性能的对比  65
  5.3 本章结论  65-67
总结与展望  67-69
参考文献  69-77
作者简历及在学期间所取得的科研成果  77

含二氧六环的聚噻吩合成及发光性能研究

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