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吩噻嗪共轭聚合物的合成与性能表征

李江辉  
【摘要】: 本论文利用Knoevenagel、Wittig和Heck缩合反应设计并合成了十一个主链中含有不同官能团的吩噻嗪共轭聚合物。采用~1H-NMR、IR、GPC、TG、UV-vis光谱和FL光谱对所合成共轭聚合物的化学结构、相对分子量、热稳定性能、光吸收性能和光发射性能等进行了表征。~1H-NMR和IR的表征结果表明,所得到的聚合物与设计聚合物的化学结构一致。TG表征结果表明,聚合物PQP在该类共轭聚合物中的热稳定性最差,这是因为聚合物PQP中的对位亚苯基形成大共轭醌式结构所致;由于间位亚苯基不能形成醌式结构,腈基的引入只是增加了高分子之间的相互作用力,所以聚合物PQM的热稳定性得以大幅度提高;通过Heck缩合反应合成的五个聚合物具有较好的热稳定性,其中聚合物PQTN在该类共轭聚合物中的热稳定性最好。从吩噻嗪共轭聚合物的UV-vis光谱可知,主链中含有缺电子基团的共轭聚合物(PQP、PQM、PQDN、PQTN、PQS和PQSe)在四氢呋喃稀溶液中的最大吸收波长相对于聚合物PQ发生了很大的红移,其中聚合物PQS和PQSe具有较低的能带隙,可用作聚合物太阳能电池的光活性层材料;从吩噻嗪共轭聚合物的FL光谱可知,共轭聚合物在溶液中的发射光谱比较窄,可能是一种理想的纯光发射材料。 选用部分聚合物作为发光活性层,制备了一系列单层、双层聚合物OLED器件,对这些共轭聚合物OLED器件的电致发光性能进行了研究;讨论了不同电压对聚合物OLED器件EL光谱的影响;对由聚合物PQTN制备的部分OLED器件进行了退火处理,讨论了热处理对聚合物OLED器件EL光谱的影响。结果表明,大部分聚合物OLED器件EL光谱随着电压的增加而变化不大,具有稳定的发光特性;聚合物OLED器件的热处理过程不仅改善了界面结构,而且优化了聚合物层的形态结构,有利于载流子的平衡注入,使最大亮度和流明效率增大。聚合物PQTN具有橙红光的发射特性,双层OLED器件的最大亮度已经达到了2432cd/m~2。


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