全共轭聚电解质的合成及性能研究

发布时间：2017-11-05 19:27

  本文关键词：全共轭聚电解质的合成及性能研究

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【摘要】：全共轭聚电解质以其优异的光电活性和特殊的溶解性能,在荧光传感领域和光电器件领域中的应用发展十分迅速。设计合成具有新型功能的共轭聚电解质材料,研究聚合物在不同溶液环境中的聚集态结构与其光物理性能之间的关系,对今后荧光材料的结构设计以及器件性能的优化具有重要意义。本论文以2,5-二溴-3-(6-溴己氧基甲基)噻吩和2,7-二(4,4,5,5-四甲基-1,3-二氧-2-硼烷基)-9,9-二辛基芴为单体,首先利用Suzuki偶联反应合成出中性交替共聚物聚[(9,9-二辛基-2,7-芴)-2,5-(3-(6-溴己氧基甲基)噻吩)](PFTBr),再进行化学修饰,使噻吩侧链季铵化,得到阳离子型共轭聚电解质聚[(9,9-二辛基-2,7-芴)-2,5-(3-(6-三甲基铵己氧基甲基)噻吩)](PFTNBr)。核磁共振谱(1H NMR、13C NMR)表明共聚物PFTBr结构正确,X射线光电子能谱(XPS)和元素分析(EA)表明侧链修饰成功,PFTNBr季铵化程度约为96.7%。凝胶渗透色谱(GPC)结果表明共聚物分子量适中(38000),分子量分布宽度较窄(PDI=1.2)。TGA结果显示两种共聚物都具有良好的热稳定性能,热分解温度均高于200℃。随后,我们利用紫外可见光吸收光谱(UV-vis)、荧光发射光谱(PL)、稳态瞬态荧光光谱、透射电子显微镜(TEM)等方法,研究了PFTNBr在不同溶液环境中的聚集态结构与其光物理性能之间的关系；并利用循环伏安法考察了共聚物的电化学特性。首先,研究了PFTNBr在不同极性溶剂中的光物理性能。发现聚合物在甲醇溶液中呈分散、伸展状态,在水、三氯甲烷、四氢呋喃中则容易发生聚集。在混合溶剂甲醇/水和甲醇／四氢呋喃体系中,随着水和四氢呋喃的体积分数增大,聚合物紫外可见光吸收光谱发生蓝移,吸收强度减弱；而荧光光谱发生红移、荧光发射强度减弱。在水的体积分数最大时,变化最为显著,TEM结果表明聚合物形成了较为均匀的球状聚集体。其次,研究了PFTNBr在不同离子环境溶液中的光物理性能。在强碱性溶液中,紫外可见光吸收强度和荧光发射强度均减弱。在酸性溶液中,紫外可见光吸收强度和荧光发射强度增强,但在一定氢离子浓度范围内,荧光发射强度存在先增强后减弱的趋势；向溶液中加入高浓度的金属离子,聚合物发生聚集,紫外可见光吸收强度减弱。但是在加入Fe3+时,紫外可见光吸收强度增大。荧光发射强度随着Fe3+浓度的增大而先增强后减弱,并几近猝灭；向溶液中加入亚铁氰化钾,紫外可见光吸收强度减弱,荧光发射强度先增强后减弱,但没有发生明显的荧光猝灭现象。最后,考察了共聚物的电化学特性,结果表明PFTBr的禁带宽度稍大于PFTNBr的禁带宽度,PFTNBr的能级有所下降,模拟计算得到的聚合物能级及禁带宽度变化趋势与测试结果相一致；两种共聚物的HOMO能级均低于P3HT的HOMO能级,表明共聚物可以作为阴极修饰层应用于光伏器件。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.3

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本文编号：1145550