含芴基團有機功能材料結(jié)構(gòu)與性質(zhì)研究.pdf

1、有機電子學是伴隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的一門新興學科，它涉及有機導體、有機超導體、有機半導體和有機絕緣體等方面的研究，目前有機電子學的研究主要集中在有機半導體等領域，包括有機薄膜晶體管、有機電致發(fā)光顯示器、有機太陽能電池、有機激光器、有機傳感器和有機存儲器等。目前有機電子學的研究仍處在發(fā)展中，有關有機材料的電子結(jié)構(gòu)、電子遷移、能量傳遞、光電轉(zhuǎn)換機理等仍然處于探索階段，還沒有形成公認合理的理論模型。 噻吩類化合物用作有機半導體材料

2、通常具有較好的載流子遷移率，但是這類材料的穩(wěn)定性不好，而芴類化合物具有較高的穩(wěn)定性，并且芴的C9位易被取代，綜合考慮兩種化合物的優(yōu)缺點，制備和表征帶有噻吩與芴基團的一系列化合物就成了本論文的研究目標，這類化合物可能具有較高的載流子遷移率和較好的熱穩(wěn)定性能。 本論文采用經(jīng)典的格式反應合成了一系列帶有芴與噻吩基團的化合物-2,5-二(9-羥基芴)-噻吩(BHFT)、2,5-二(9-羥基芴)-[2，2']聯(lián)二噻吩(BHFBT)、2,5

3、-二(9-羥基芴)-[2，2’：5’，2”]聯(lián)三噻吩(BHFTT)，并采用核磁、質(zhì)譜、元素分析等鑒定了化合物的結(jié)構(gòu)，同時采用溶劑揮發(fā)法得到了化合物BHFBT和BHFTT的晶體。醌型化合物-2,5-二(9-烯基芴)-3，4-環(huán)硫戊烯(BFTQ)采用固態(tài)下加熱的化學反應制得，可能因為化合物存在較多的熱分解雜質(zhì)產(chǎn)率很低，并且沒有得到化合物的晶體。采用Stille反應合成了化合物-2,5-二(9-芴基)-噻吩(BFT)、9-9'-二芴(9-9'

4、BF)和9-6-二芴(9-6BF)，但是由于反應副產(chǎn)物較多難以提純，采用柱層析和重結(jié)晶的方法得到了化合物9-9'BF和9-6BF的晶體。 化合物BHFBT、BHFTT、9-9'BF和9-6BF的晶體結(jié)構(gòu)采用單晶X-射線衍射的方法測得，從化合物BHFBT和BHFTT的晶體結(jié)構(gòu)可以看出：在化合物BHFBT的結(jié)構(gòu)中，兩個羥基在相反的方向，而在BHFTT的結(jié)構(gòu)中兩個羥基在相同的方向；并且噻吩單元和芴基團構(gòu)成了很有意思的類似“車軸與車輪”

5、的關系，在化合物中還存在較強的相互作用。從化合物9-9'BF和9-6BF的晶體結(jié)構(gòu)可以看出化合物分子之間存在較強的相互作用。 測試了溶液中各個化合物的紫外可見吸收和熒光發(fā)射光譜，從化合物BHFT、BHFBT和BHFTT的光譜圖上可以看出：化合物BHFBT和BHFTT較化合物BHFT的最大吸收峰和熒光發(fā)射峰發(fā)生了紅移，這說明化合物的共軛程度增加。采用紫外吸收邊的波長和經(jīng)驗公式Eg=1240/λ計算得到的化合物的能級帶隙與采用程序G

6、aussian03計算得到的數(shù)據(jù)相符合。從化合物的晶體結(jié)構(gòu)和光學性能可以看出：化合物BHFBT和BHFTT有可能是性能優(yōu)良的有機半導體材料。從化合物9-9’BF和9-6BF的紫外吸收和熒光發(fā)射光譜圖上可以看出：溶液中化合物9-6BF的最大吸收峰的位置比化合物9-9'BF有較小的紅移，化合物9-6BF的發(fā)射峰只有很弱的肩峰而9-9'BF存在兩個尖銳的發(fā)射峰，化合物9-9'BF和9-6BF的發(fā)射峰都處于藍光區(qū)且熒光較強，所以這兩種小分子材料