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基于吩噻嗪衍生物低能带隙共轭聚合物的合成与表征

王艳宾  
【摘要】: 本文根据聚合物能带隙工程,设计并合成了两类主链结构完全不同的有机共轭聚合物。利用1H-NMR以及IR光谱对所合成的单体和聚合物进行结构确认。同时采用GPC、TG和UV-vis光谱对所合成共轭聚合物的相对分子量、热稳定性能以及光吸收性能进行了表征。 首先利用Knoevenagel缩合反应合成了三个主链结构为给体-受体交替排列的低能带隙共轭聚合物PPCN、PBPCN和PP-PBP-CN。给体分子中烷氧基苯取代基的引入不仅改善了聚合物的光学吸收性能,也提高了聚合物的热稳定性能。UV-vis光谱分析表明,聚合物PBPCN的光学吸收性能最好,最大吸收峰达到了600nm。这是由于烷氧基苯的供电子能力比脂肪族碳链的强,能与受体形成较强的推-拉电子效应。同时TG结果表明,聚合物PBPCN的热稳定性能也是最好的。聚合物PPCN、PBPCN和PP-PBP-CN均具有良好的溶解性和较高的分子量,可以作为光伏器件的光活性材料。 其次利用Yamamoto缩合反应合成了三个有机共轭聚合物PBP、PBPS和PBPSe。其中聚合物PBP是单体M3的均聚物,聚合物PBPS和PBPSe为分别以单体M3为给体、2,1,3-苯并噻唑和2,1,3-苯并硒唑为受体的二元共聚物。UV-vis光谱分析表明,在聚合物主链中引入受体,可以很好的改善聚合物的光学吸收性能,其中聚合物PBPS和PBPSe的边缘吸收分别达到了750nm和800nm。但他们的最大吸收峰仍在紫光区,这主要是因为聚合物主链中给体、受体无规排列,且聚合物的分子量较低。因此,在此工作基础上可以对给体分子进行优化设计,以利于合成出高分子量且主链结构为给体-受体交替排列的低能带隙聚合物,改善聚合物的光学吸收性能。


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