PPV基新型紅光和近紅外光發(fā)射共軛共聚物的合成與光電性能研究.pdf

1、自從英國(guó)劍橋大學(xué)首次報(bào)道聚對(duì)苯乙烯撐(PPV)電致發(fā)光材料以來(lái)，由于聚合物電致發(fā)光材料在平板顯示方面的潛在應(yīng)用，使得作為聚合物發(fā)光器件活性材料的π共軛聚合物在科學(xué)研究和商業(yè)應(yīng)用方面受到極大的關(guān)注。近年來(lái)已有大量電活性和光活性共軛聚合物用作電致發(fā)光材料的研究，其中PPV及其衍生物發(fā)光材料由于其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和高的量子效率而備受關(guān)注。然而，雖然對(duì)PPV做了大量修飾和改進(jìn)，但PPV衍生物的發(fā)光色純度仍然不高，最大電致發(fā)射波長(zhǎng)一般不超過(guò)600n

2、m。對(duì)于全色發(fā)光、大面積平板顯示，飽和紅光是非常重要的、不可缺少的。窄帶隙共軛聚合物對(duì)于拓寬異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的光譜響應(yīng)區(qū)間、提高吸收光子的數(shù)目是非常重要的。同時(shí)，近紅外波段是一個(gè)重要的波長(zhǎng)區(qū)，其是無(wú)線電通訊波段所在區(qū)域，并且處于近紅外頻段的聚合物發(fā)光器件有望成為無(wú)線電通訊器件的泵浦源。因此，飽和紅光發(fā)射和近紅外光發(fā)射的共軛聚合物的合成及其光電性能的研究是有非常重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本論文的目的就在于合成飽和紅光和近紅外光發(fā)射的

3、PPV類共軛聚合物，并對(duì)其進(jìn)行表征和光電性能研究。我們首次通過(guò)鈀催化的Stille偶合反應(yīng)將不同配比的窄帶隙單元引入到PPV衍生物主鏈中，合成了六個(gè)系列的PPV基新型飽和紅光和近紅外光發(fā)射的共軛共聚物，如聚[(2-甲氧基-5-辛氧基-對(duì)苯乙烯撐)-(2，1，3-苯并噻二唑乙烯撐)](PMOPV-BTV)、聚[(2-甲氧基-5-辛氧基-對(duì)苯乙烯撐)-(2，1，3-苯并硒二唑乙烯撐)](PMOPV-BSV)、聚[(2-甲氧基-5-辛氧基-對(duì)

4、苯乙烯撐)-(4，7-二噻吩-2，1，3-苯并噻二唑乙烯撐)](PMOPV-DBTV)、聚[(2-甲氧基-5-辛氧基-對(duì)苯乙烯撐)-(4，7-二噻吩-2，1，3-苯并硒二唑乙烯撐)](PMOPV-TBSV)，以及聚[(2-甲氧基-5-辛氧基-對(duì)苯乙烯撐)-(2，1，3-萘并噻二唑乙烯撐)](PMOPV-NTV)和聚[(2-甲氧基-5-辛氧基-對(duì)苯乙烯撐)-(2，1，3-萘并硒二唑乙烯撐)](PMOPV-NSV)。所得聚合物在普通的有機(jī)溶

5、劑中(如甲苯、二甲苯、氯仿、四氫呋喃等)都有很好的溶解性。我們對(duì)所得聚合物進(jìn)行了核磁共振(氫譜和碳譜)檢測(cè)和元素分析測(cè)試，并全面地研究了聚合物的紫外-可見(jiàn)光吸收特性、電化學(xué)特性、光致發(fā)光性能和電致發(fā)光性能，部分聚合物還進(jìn)行了光伏特性初步研究。 論文中器件的基本結(jié)構(gòu)為：ITO/PEDOT：PSS/Polymer/Ba/A1。隨著窄帶隙單元含量的增加，聚合物的最大電致發(fā)光波長(zhǎng)很明顯地紅移。其中聚合物PMOPV-BTV系列全部發(fā)射飽和

6、紅光，最大電致發(fā)射波長(zhǎng)為659-724nm。聚合物PMOPV-TBSV全部發(fā)射近紅外光，窄帶隙含量為30％的時(shí)，聚合物PMOPV-TBSV30最大發(fā)射波長(zhǎng)為800nm，是目前不含有稀土金屬絡(luò)合物和有機(jī)染料離子的電熒光聚合物中極少見(jiàn)的，也是PPV基共軛聚合物中目前所報(bào)道的最大電致發(fā)射波長(zhǎng)。并且，對(duì)共聚物的熒光光譜和器件性能研究發(fā)現(xiàn)，PPV共聚物主鏈中窄帶隙單元作為強(qiáng)大的激子陷阱，使能量從主聚合物片段到窄帶隙單元發(fā)生非常有效的的轉(zhuǎn)移。PPV

7、與寬帶隙聚合物PPP、PF及PCz等一樣，能夠很好地作為host，在其主鏈中引入窄帶隙單體而發(fā)生高效的能量轉(zhuǎn)移，為制備發(fā)射飽和紅光和近紅外光及更長(zhǎng)波長(zhǎng)的PPV基共聚物提供了有效可行的思路。　　另外，我們還采用Heck偶合反應(yīng)合成了一系列PPV基新型電致飽和紅光聚合物材料；采用Suzuki反應(yīng)制備了含有窄帶隙單體萘并噻二唑(NT)或萘并硒二唑(NS)的咔唑?yàn)橹麈湹墓曹椌酆衔锊牧?，及以烷氧基苯或烷基芴為第三組分的三元共軛聚合物電致發(fā)光材料