含芴基團(tuán)有機(jī)功能材料結(jié)構(gòu)與性質(zhì)研究.pdf

1、有機(jī)電子學(xué)是伴隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的一門新興學(xué)科，它涉及有機(jī)導(dǎo)體、有機(jī)超導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體和有機(jī)絕緣體等方面的研究，目前有機(jī)電子學(xué)的研究主要集中在有機(jī)半導(dǎo)體等領(lǐng)域，包括有機(jī)薄膜晶體管、有機(jī)電致發(fā)光顯示器、有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)激光器、有機(jī)傳感器和有機(jī)存儲(chǔ)器等。目前有機(jī)電子學(xué)的研究仍處在發(fā)展中，有關(guān)有機(jī)材料的電子結(jié)構(gòu)、電子遷移、能量傳遞、光電轉(zhuǎn)換機(jī)理等仍然處于探索階段，還沒(méi)有形成公認(rèn)合理的理論模型。 噻吩類化合物用作有機(jī)半導(dǎo)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(diǎn)，制備和表征帶有噻吩與芴基團(tuán)的一系列化合物就成了本論文的研究目標(biāo)，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(yīng)合成了一系列帶有芴與噻吩基團(tuán)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(shí)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(xué)反應(yīng)制得，可能因?yàn)榛衔锎嬖谳^多的熱分解雜質(zhì)產(chǎn)率很低，并且沒(méi)有得到化合物的晶體。采用Stille反應(yīng)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(yīng)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(cè)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(gè)羥基在相反的方向，而在BHFTT的結(jié)構(gòu)中兩個(gè)羥基在相同的方向；并且噻吩單元和芴基團(tuán)構(gòu)成了很有意思的類似“車軸與車輪”

5、的關(guān)系，在化合物中還存在較強(qiáng)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(qiáng)的相互作用。 測(cè)試了溶液中各個(gè)化合物的紫外可見(jiàn)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(shuō)明化合物的共軛程度增加。采用紫外吸收邊的波長(zhǎng)和經(jīng)驗(yàn)公式Eg=1240/λ計(jì)算得到的化合物的能級(jí)帶隙與采用程序G

6、aussian03計(jì)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(xué)性能可以看出：化合物BHFBT和BHFTT有可能是性能優(yōu)良的有機(jī)半導(dǎo)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(gè)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(lán)光區(qū)且熒光較強(qiáng)，所以這兩種小分子材料