一些光電功能聚合物的合成及其性能表征.pdf

1、基于共軛聚合物能帶工程理論，本論文從分子設(shè)計(jì)出發(fā)，分別利用Wittig縮合反應(yīng)、Knoevenagel縮合反應(yīng)和McMurry縮合反應(yīng)設(shè)計(jì)并合成了噻吩類(lèi)、咔唑類(lèi)、三苯胺類(lèi)以及噻嗪類(lèi)四個(gè)系列19個(gè)主鏈中含有不同官能團(tuán)的聚合物，其中14個(gè)聚合物未見(jiàn)報(bào)道。利用1H-NMR、IR、GPC、TG、UV-vis光譜、FL光譜對(duì)所合成聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子量、熱穩(wěn)定性能、光吸收性能和光發(fā)射性能等進(jìn)行了表征，詳細(xì)討論了主鏈中不同官能團(tuán)對(duì)聚合物熱穩(wěn)定

2、性能、光吸收性能和光發(fā)射性能等的影響。1H-NMR、IR和GPC的表征結(jié)果表明，所得到的聚合物與設(shè)計(jì)聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)一致。TG表征結(jié)果表明，由于腈基的引入降低了聚合物PBP、PNP和PQP的熱穩(wěn)定性，以致于聚合物PBP、PNP和PQP分別成為該類(lèi)聚合物中熱穩(wěn)定性最差的聚合物，這是因?yàn)榫酆衔颬BP、PNP和PQP中的對(duì)位亞苯基形成大共軛醌式結(jié)構(gòu)所致；由于間位亞苯基不能形成醌式結(jié)構(gòu)，所以在聚合物PBM、PNM和PQM中，腈基的引入只是增加了

3、高分子之間的相互作用力，所以聚合物PBM、PNM和PQM的熱穩(wěn)定性得以大幅度提高；除聚合物PNM外，聚合物PBM和PQM是該類(lèi)聚合物中熱穩(wěn)定性最好的聚合物。從所合成的四類(lèi)共軛聚合物的UV-vis光譜、FL光譜和EL光譜可知，主鏈中含有對(duì)位亞苯基的聚合物在四氫呋喃稀溶液中的最大吸收波長(zhǎng)和最大發(fā)射波長(zhǎng)以及OLED器件的EL最大發(fā)射波長(zhǎng)都大于主鏈中含有間位亞苯基的聚合物，其帶隙都小于含有間位亞苯基的聚合物；當(dāng)聚合物主鏈中亞苯基之間的幾何尺寸比

4、較大時(shí)，鄰位亞苯基對(duì)聚合物的吸收性能和發(fā)射性能的影響大于間位亞苯基的影響；在聚合物的主鏈中引入功函數(shù)比較小的噻吩基團(tuán)可以使聚合物的最大吸收波長(zhǎng)和最大發(fā)射波長(zhǎng)以及OLED器件的EL最大發(fā)射波長(zhǎng)紅移。從聚合物熒光量子效率的測(cè)量結(jié)果可知，腈基的引入以及催化劑金屬元素的殘留大幅度降低共軛聚合物在溶液中的熒光量子效率。 與此同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)模擬的方法，結(jié)合CD光譜、FL光譜和比旋光度測(cè)量對(duì)聚合物PCaV和PBP在溶液中的構(gòu)象進(jìn)行了表征。計(jì)

5、算機(jī)模擬結(jié)果表明，聚合物PCaV和PBP都能夠折疊成為一個(gè)具有中空納米孔洞的圓柱狀結(jié)構(gòu)。UV-vis光譜的結(jié)果表明，當(dāng)聚合物PCaV的氯仿溶液濃度增加時(shí)，高波段出現(xiàn)一個(gè)新的肩峰吸收，這說(shuō)明隨著濃度的增加聚合物PCaV的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬結(jié)構(gòu)，我們推測(cè)這是聚合物PCaV形成了螺旋構(gòu)象所致；由聚合物PCaV的FL光譜可知，隨著混合物溶劑中甲醇含量的增加，407nm處發(fā)射峰的相對(duì)強(qiáng)度先減小后增加，并且其位置固定不變，這是由聚合

6、物PCaV的螺旋構(gòu)象中相鄰周期之間分子交疊所致。CD光譜結(jié)果表明，聚合物PCaV和聚合物PBP的氯仿溶液具有正的Cotton效應(yīng)，這表明右手性螺旋構(gòu)象的形成；同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)聚合物PCaV的甲醇溶液具有負(fù)的Cotton效應(yīng)，這意味著隨著混合溶劑中甲醇含量的增加，聚合物PCaV的構(gòu)象由右手性螺旋變?yōu)樽笫中新菪涣硗?，隨著混合物溶劑中正己烷含量的增加，聚合物PBP的螺旋構(gòu)象逐漸坍塌。比旋光測(cè)量結(jié)果表明，聚合物PCaV和PBP的氯仿溶液的比旋光值

7、在一個(gè)負(fù)范圍內(nèi)振動(dòng)，隨著混合溶劑中甲醇或者環(huán)己烷含量的增加，聚合物PCaV的比旋光值逐漸移動(dòng)至正的振動(dòng)范圍，而聚合物PBP的比旋光值則移至零附近的振動(dòng)范圍，這表明聚合物PCaV螺旋構(gòu)象的反轉(zhuǎn)以及聚合物PBP螺旋構(gòu)象的坍塌。由此可知，利用聚合物主鏈中的烷基咔唑基團(tuán)作為轉(zhuǎn)角，在合適的內(nèi)部因素和外部條件下，可以利用聚合物螺旋構(gòu)象的形成組裝具有螺旋構(gòu)型的納米結(jié)構(gòu)。 最后，選用部分聚合物作為發(fā)光活性層，制備了一系列單層、雙層和多層聚合物O

8、LED器件，對(duì)這些共軛聚合物的電致發(fā)光性能進(jìn)行了研究，得到了各種有機(jī)聚合物OLED器件的啟亮電壓、擊穿電壓、最大亮度、最大亮度時(shí)的電壓、最大亮度時(shí)的CIE1931坐標(biāo)值；對(duì)所有聚合物發(fā)光材料的EL光譜進(jìn)行了討論，得到了聚合物發(fā)光材料的EL最大發(fā)射波長(zhǎng)，與聚合物在四氫呋喃稀溶液中的最大吸收波長(zhǎng)與最大發(fā)射波長(zhǎng)進(jìn)行了比較；討論了不同電壓對(duì)聚合物OLED器件EL光譜的影響。結(jié)果表明，由于器件熱效應(yīng)的作用，大部分聚合物的EL光譜都隨著電壓的增加有

9、所藍(lán)移；聚合物PQP單層和多層器件的EL光譜中不但含有紅光的成份，而且含有近紅外的成份；大部分材料的OLED器件的亮度呈現(xiàn)隨電壓的增加先增加然后再減小的趨勢(shì)；在所合成的四個(gè)系列共軛聚合物中，利用聚合物PBC作為活性層的OLED器件的顏色可以通過(guò)聚合物PBC四氫呋喃溶液的濃度來(lái)調(diào)節(jié)；從所選聚合物的I-V-B曲線(xiàn)可知，聚合物PQF的OLED器件的電流電壓特性在9V以前呈現(xiàn)歐姆接觸特性，在9V以后呈現(xiàn)二極管特性，其它聚合物則僅呈現(xiàn)二極管特性；