基于二噻吩并噻咯的熒光小分子和全共軛嵌段共聚物的合成、表征及性能研究.pdf

1、噻咯（Silole），一類含硅的五元雜環(huán)，因硅原子環(huán)外的σ*軌道與丁二烯的π*軌道形成σ*-π*共軛，使得噻咯結(jié)構(gòu)相比吡咯、呋喃等具有較低的LUMO能級、良好的電子遷移率和親和力；同時，硅原子的引入穩(wěn)定了其HOMO能級，提高了聚合物材料的穩(wěn)定性。噻咯衍生物—二噻吩并噻咯（DTS）不僅具有合適的電子結(jié)構(gòu)，同時其三元并環(huán)結(jié)構(gòu)使相應(yīng)的聚合物具有良好的結(jié)晶性能，提高了其載流子遷移率。因此，近年來基于噻咯衍生物的小分子和聚合物材料在太陽能電池、有

2、機發(fā)光二極管和有機場效應(yīng)晶體管等領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。本文首先設(shè)計合成了一種基于DTS的光電小分子，并將其應(yīng)用于構(gòu)建各種分子邏輯門；接著以聚3-己基噻吩（P3HT）為封端劑，通過Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成了一系列基于DTS、環(huán)戊并二噻吩（CDT）、二噻吩并吡咯（DTP）的全共軛嵌段共聚物，并研究了它們的光電性能。主要內(nèi)容如下：
　　（1）我們通過Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，合成了一種二噻吩并噻咯-聯(lián)三吡啶衍生物，并對其結(jié)構(gòu)進行了表征。

3、由于聯(lián)三吡啶易與過渡金屬發(fā)生配位作用，我們發(fā)現(xiàn)DTS-聯(lián)三吡啶衍生物可以與很多過渡金屬發(fā)生配位，并表現(xiàn)出了不同的熒光響應(yīng)。當(dāng)加入Zn2+后，DTS-聯(lián)三吡啶衍生物的熒光發(fā)生了很大的紅移；當(dāng)加入Ag+或Fe2+后，其熒光強度減弱；當(dāng)加入Ni2+、Co2+或Cu2+后，其熒光發(fā)生完全淬滅。以不同陰陽離子為輸入信號，熒光發(fā)射強度和吸光度為輸出信號，我們構(gòu)建了XNOR、INHIBIT、IMPLICATION等多種分子邏輯門。
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4、共軛嵌段共聚物作為具有半導(dǎo)體特性和納米級自組裝能力的理想材料，不僅在基本的分子組裝和傳輸問題上得到了極大應(yīng)用，也可作為有機光伏器件的納米結(jié)構(gòu)活性層。P3HT常被作為封端劑引入到全共軛嵌段共聚物鏈中，這是因為P3HT分子的能帶隙小，可以增大短路電流。本文通過Kumada催化轉(zhuǎn)移縮聚反應(yīng)（KCTP）將2,5-二溴-3-己基噻吩聚合成P3HT，通過對聚合條件的探索優(yōu)化，例如：投料量，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時間等，得到了分子量分布寬度窄、分子量適當(dāng)?shù)木?/p>

5、合物。然后，將P3HT作為封端劑，通過Stille偶聯(lián)反應(yīng)合成了一系列全共軛嵌段共聚物，包括：DTS與苯并噻二唑（BT）、P3HT共聚的聚合物（P1）；CDT與BT、P3HT共聚的聚合物（P2）；DTP與BT、P3HT共聚的聚合物（P3）；DTS與帶氟的苯并噻二唑、P3HT共聚的聚合物（P4）；CDT與帶氟的苯并噻二唑、P3HT共聚的聚合物（P5）；DTP與帶氟的苯并噻二唑、P3HT共聚的聚合物（P6）；DTS與吡咯并吡咯二酮（DPP）