含吩噻嗪、喹啉结构的共轭聚合物的合成与性能研究

【摘要】：共轭聚合物因其独特的π电子结构而具有优异的光学性能和电学性能,近年来受到人们的广泛关注和研究。通过Glaser-Hay氧化偶联反应可以温和、高效地合成出具有1,3-丁二炔结构的聚芳烃二乙炔类共轭聚合物,此类聚合物具有特殊的光、电、磁性能,可广泛应用于有机电致发光材料、化学/生物传感材料、高碳材料、磁性材料、光信息存储材料等领域。本文从分子结构设计出发,合成出了几种含有吩噻嗪、咔唑和三苯胺基团的富电子结构炔类单体,以及含有喹啉、苯并噻二唑基团的缺电子结构炔类单体。并通过Glaser-Hay偶联反应成功合成出一系列含吩噻嗪基团的二乙炔类线性共轭聚合物以及含喹啉结构的D-π-A型线性和超支化共轭聚合物,通过红外光谱、核磁氢谱以及紫外-可见吸收光谱对单体和聚合物的结构进行了表征,并通过GPC对聚合物的分子量及其分布进行了测定,聚合物的分子量受单体结构影响较大,最高可达3.06×104,所有聚合物都具有较好的溶解性,均可溶于甲苯、四氢呋喃、氯仿等常见的有机溶剂。我们对聚合物的热性能,光学性能以及电化学性能进行了研究。这些聚合物均具有较好的热稳定性,在失重为5%时的分解温度均在390℃以上,800℃时的残余碳含量最高可达79%。在各自的激发波长下,所有聚合物在氯仿溶液中发射蓝光或蓝绿光。具有D-π-A结构的共轭聚合物,由于其存在分子内电荷转移,因此表现出溶致变色效应,其中含喹啉、咔唑单元的线性共轭聚合物P12的溶剂化效应最为明显,随着极性的增大,其发射峰从蓝光区移至绿光区,最大波长红移了74nm。通过循环伏安法测得聚合物的HOMO能级均接近-5.60e V,具有较好的空穴传输性能。