噻吩橋聯(lián)苝酰亞胺聚合物的合成及光電性能研究.pdf

1、苝酰亞胺衍生物（PDIs）D-A共軛聚合物具有成本低、加工性能好、最高占據(jù)分子軌道（HOMO）和最低未占分子軌道（LUMO）能級(jí)可控、電子遷移率高、吸光范圍寬、在本體異質(zhì)結(jié)（BHJ）活性層相分離能力正確等優(yōu)良性能，在有機(jī)薄膜晶體管（OTFTs）、太陽能電池等光電領(lǐng)域的應(yīng)用受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。
　　利用計(jì)算機(jī)仿真模擬，對(duì)目標(biāo)聚合物的分子幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和相關(guān)計(jì)算。結(jié)果表明，P(BDT-PDI)和P(BDT-DTPDI)具有

2、明顯的骨架扭曲，扭曲角度分別為41.44°和39.64°；P(BDT-DTCDI)骨架高度共平面，骨架扭曲角度幾乎為零，具有良好的區(qū)域規(guī)整性和較強(qiáng)的π-π堆積能力。
　　以苝四甲酸二酐（PTCDA）為原料，合成了 N,N′-二(2-辛基十二烷基)-1,7-二溴-3,4,9,10-苝酰亞胺（ PDI）， N,N′-二(2-辛基十二烷基)-1,7-二(2-溴噻吩-5-基)-3,4,9,10-苝酰亞胺（DTPDI）和N,N′-二(2-辛

3、基十二烷基)-3,4,9,10-苝酰亞胺并[1,2-b:6,7-b']二（2-溴噻吩）（噻吩橋聯(lián)苝酰亞胺，DTCDI），并以 PDI、DTPDI和 DTCDI為電子受體單元，4,8-二(2-(2-乙基己基)噻吩-5-基)-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩（BDT）為電子供體單元，通過鈀催化 Stille偶聯(lián)制備了 P(BDT-PDI)、P(BDT-DTPDI)和P(BDT-DTCDI)三種D-A共軛聚合物。采用核磁共振（NMR）、

4、元素分析（EA）等手段進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，通過熱重分析（TGA）、循環(huán)伏安法（CV）、紫外-可見光譜（UN-vis）、熒光光譜（FL）和原子力顯微鏡（AFM）等手段進(jìn)行了熱學(xué)性能、電化學(xué)性能、光學(xué)性能和膜表面粗糙度等研究。
　　研究結(jié)果表明，P(BDT-PDI)、P(BDT-DTPDI)和P(BDT-DTCDI)三種D-A共軛聚合物10％失重溫度（Td）分別是462、468、470℃，材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性；膜的紫外-可見吸光范圍分別

5、是300-785 nm、300-805 nm和300-740nm，具有較寬的吸波范圍；具有較低的LUMO能級(jí)（分別為-3.92 eV、-3.67 eV和-3.66 eV）和較窄的能隙（1.80 eV、1.95 eV、2.01 eV）；納米膜表面粗糙度（RMS）分別為1.598 nm、1.092 nm和0.691 nm。此外，P(BDT-DTCDI)表現(xiàn)出較強(qiáng)的熒光特性（λmaxex=680 nm時(shí)，λmaxem=736 nm）。