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聚芴类共轭聚电解质、聚合物的合成及结构性质研究

王慧萍  
【摘要】: 共轭聚合物是一类集合了半导体的光学、电学性能与聚合物优异的机械加工性能、易操作性能的新型材料。目前,共轭聚合物已经被广泛的应用于光电器件及传感器等领域。共轭聚电解质是一类包含共轭主链和可以在极性溶剂中离子化的功能性官能团的聚合物。由于集合了电子离域聚合物的半导体性质和光捕获性质,以及聚电解质的电荷调节行为,共轭聚电解质表现出一些不同于中性共轭聚合物的独特的性质与功能,从而引起了人们的广泛关注。本论文立足于新型共轭聚电解质、聚合物的设计与合成。一方面致力于提高共轭聚电解质在水中的溶解度,通过结构修饰调控共轭聚电解质的性质。另一方面设计合成了一系列侧链含有功能性官能团的共轭聚合物和齐聚物,它们的侧链官能团可与氟离子发生反应生成共轭聚电解质,应用这一性质可以制备化学方法固定的p-n结聚合物半导体双层器件。主要工作包括以下几个方面: 1.通过在侧链上引入高的电荷密度和采用合适的侧链长度,合成了一种在水中具有极高的溶解度和很高的荧光量子效率的共轭聚电解质。将此材料作为电子注入层,可以有效地改善有机发光二极管的器件性能。通过调节聚电解质的季胺化程度,可以调节其在水中的溶解度,从而有效地调控其在溶液以及薄膜中的光物理性质。合成了一系列水溶性的芴与联吡啶的共聚物,研究了它们在水溶液中的光学性质和离子传感性质。 2.设计合成了一种新型的含有芴-苯共轭主链和二米基硼官能团侧链的共轭聚合物。该聚合物的二米基硼可以与氟离子反应从而形成共轭聚电解质。应用这种聚合物和抗衡离子为氟离子的共轭聚电解质,利用B-F共价键的形成,可以制备化学固定的p-n结有机半导体双层器件。这个器件的发光电化学池行为没有开启延迟,并且表现出了极好的电流整流。 3.通过不同的合成方法与结构设计的尝试,合成了一种可溶性的同时含寡聚氧化乙烯侧链与二米基硼官能团的共轭聚合物。为了更好地理解含这两种官能团聚合物的结构与性质的关系,合成了它们的模型化合物-齐聚物,初步研究了其光学性质与热力学性质。


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