萘基/菲基双取代喹喔啉单体衍生二炔基-烷氧基苯共聚物的制备及光谱性质

以苯并噻二唑为初始原料,通过硝化、还原、缩合等反应合成了2种新型单体5,10-二溴-2,3,7,8-二萘基双喹喔啉(M1)和5,10-二溴-2,3,7,8-二菲基双喹喔啉(M2)。2种单体分别与1,4-二炔基-2,5-二氧十二烷基苯共聚,得到了2种新型共轭共聚物,聚(2,3,7,8-二萘基双喹喔啉-二炔基-2,5-二氧十二烷基苯)(P1)(产率86.1%)和聚(2,3,7,8-二菲基双喹喔啉-二炔基-2,5-二氧十二烷基苯)(P2)(产率41.6%)。所得单体通过红外光谱、核磁共振等进行了表征。单体和聚合物的紫外-可见吸收光谱中M1的最大吸收波长在339nm,354nm处出现。M2的最大吸收波长分别在304nm,317nm处出现双吸收峰外,在长波431nm,459nm处出现双吸收峰。P1的最大吸收波长在448nm处出现,在305nm和317nm处出现2个吸收峰。P2在短波处吸收峰分别在350nm,368nm处出现。单体荧光光谱图中分别在480nm和579nm出现最大发射峰。聚合物分别在487nm和478nm处出现最大发射峰。得到的共聚物通过X射线衍射发现结晶性较差。     

含噻二唑的喹喔啉与二烷基芴交替共聚物的合成及其酸致变色性能

以4,7-二溴-5,6-二硝基[2,1,3]苯并噻二唑为原料通过还原获得二胺基衍生,并分别与5,6二酮-1,10-邻菲罗啉、菲醌、苊醌和联苯甲酰等反应,制备了4个含噻二唑环的单喹喔啉衍生物(M1、M2、M3、M4)。以二乙酸钯(Pd(CH_3COO)_2)和配体三环己基膦的催化下,3个含噻二唑环的单喹喔啉衍生物与2,7-二(4,45,5-四甲基-1,2,3-二氧杂硼酸烷)-9,9-二辛基芴(M5)通过Suzuki反应交替共聚制备4个聚合物(P2、P3、P4)。通过FT-IR和~(1 )H NMR等测试手段对单体及聚合物的结构进行表征。用UV-Vis-Nir光谱和荧光光谱法,研究了聚合物本征态以及与不同浓度的三氟乙酸(TFA)作用时的光学性能。实验结果显示,聚合物P2~P4对低浓度TFA有良好的敏感性,与10~(-2 )mol/L浓度的TFA作用后,P2~P4的CHCl_3溶液的颜色发生明显的变化,同时UV-VisNir光谱上在600~1 000nm出现新的宽吸收带。聚合物荧光光谱结果显示,聚合物P2~P4具有一定的荧光性能,且与与10~(-5 )mol/L的TFA作用时其荧光发射强度明显减弱。     

含2,3-二(5′-辛基噻吩基)喹喔啉单元荧光聚合物的合成及性能EI北大核心CSCD

以二价钯配合物作为催化剂,通过Sonogashira或Suzuki碳碳偶联反应制备了3种含2,3-二(5′-辛基噻吩基)喹喔啉单元的聚苯撑乙炔类(P1)、聚芴类(P2)和聚咔唑类(P3)π-共轭荧光聚合物。经傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱和X射线粉末衍射对其结构进行了表征。利用紫外-可见光谱、荧光光谱和循环伏安等测试手段对其光学与电化学性能进行了研究,并研究了聚合物在CHCl3-CF3COOH溶液中的酸致变色行为。结果表明,3种聚合物在氯仿溶液和薄膜状态下的长波长处的紫外-可见最大吸收峰分别出现在449nm、420nm、418nm和538nm、425nm和420nm处。3种聚合物在氯仿溶液和薄膜状态下的荧光发射峰分别出现在556nm、529nm、558nm和599nm、556nm、569nm处,其在薄膜状态下分别发深红色、亮黄色和橙红色荧光。聚合物的相对荧光量子效率分别为18.1%、26.6%和16.8%。与P1和P3相比,P2显示较好的酸致变色行为,并在三氟乙酸浓度范围为2.692×10^(-3)~40.38×10^(-3) mol/L之间表现出酸浓度与吸光度之间优良的线性关系。通过循环伏安测试,聚合物均具有一定的空穴传输行为。     

聚2,3-二(4'-辛氧基苯基)-5,8-二硒吩基喹喔啉的合成及电致变色性能

通过Stille偶联反应合成了一种D-A-D型单体2,3-二(4'-辛氧基苯基)-5,8-二硒吩基喹喔啉(M7),通过紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱等测试手段进行了结构表征。通过电化学聚合制备了聚(5,8-二溴-2,3-双(4'-辛氧基苯基)喹喔啉)。从聚合物薄膜的紫外-可见光谱与循环伏安图计算的光学能隙和电化学能隙分别为1.48 e V和1.45 e V。从光谱电化学结果可以看出,电压从0~1.0 V阶梯变化时,聚合物显示电致变色并且聚合物薄膜颜色由深蓝色(中性态)变成透明的浅黄色(氧化态)。聚合物薄膜在603 nm处的紫外-可见吸收峰随着电压的增加而降低,而在863 nm出现的新吸收峰强度增强。聚合物薄膜在863 nm处的光学对比度和响应时间分别为59%和1.74 s。     

基于咔唑的共轭聚合物材料的合成及性能研究

由咔唑以及3-噻吩甲酸出发,经过合理的化学修饰,合成了单体4,7-二溴正辛基咔唑M1和单体1,5-二(正三正丁基锡)-4,8-二(正十二烷氧基)苯并[1,2-b∶4,5-b’]二噻吩M2,然后单体M1与单体M2通过Suzuki偶联聚合合成了共轭聚合物P1。并对聚合物P1进行了一系列的结构表征和性能测试,结果表明P1的光学能带隙为1.56eV,电化学能带隙为1.57eV,5%热失重温度分别为314℃,显示出了良好的光学性能、热稳定性和电化学氧化还原性能。     

含对苯二甲酸双(对甲氧基苯)酯液晶基元聚噻吩的合成

从设计合成单体噻吩取代对苯二甲酸双(对甲氧基苯)酯入手,以FeCl3为催化剂,CHCl3为溶剂,合成了一种新型以聚噻吩为共轭主链的共轭聚合物.利用核磁共振(1H-NMR),红外光谱(IR)等方法表征了单体和聚合物的结构.利用差示扫描量热仪(DSC)、带热台的偏光显微镜(POM)、紫外光谱(UV)和荧光光谱(PL)研究了聚合物液晶性和光学性能.结果表明,该聚合物为无规聚合物.通过偏光显微镜观察,单体具有向列型液晶态纹影织构,而由于大体积刚性侧基破坏了聚合物的液晶性,聚合物分解温度之前未观察到该聚合物有明显的双折射现象.     

铕配位丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯的聚合及荧光研究

由三氯化铕、邻菲哆啉、噻吩基三氟-1,3-丁二酮及丙烯酸合成铕配位单体(ECM)后,再与甲基丙烯酸甲酯(MMA)聚合成侧链连有红色发光铕配住的聚合物(ECM与MMA的物质的量比1∶60/1∶30).聚合物荧光光谱包括350～500nm和602～630nm两个区域,最大发射波长613nm.Eu3+的发光来自ECM中各配位体的能量传递和聚合物链的Forster能量转移.该类聚合物具有优良的荧光性能、溶解性和分散性.     

含2,3-二(5′-辛基噻吩基)喹喔啉单元荧光聚合物的合成及性能

以二价钯配合物作为催化剂,通过Sonogashira或Suzuki碳碳偶联反应制备了3种含2,3-二(5′-辛基噻吩基)喹喔啉单元的聚苯撑乙炔类(P1)、聚芴类(P2)和聚咔唑类(P3)π-共轭荧光聚合物。经傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱和X射线粉末衍射对其结构进行了表征。利用紫外-可见光谱、荧光光谱和循环伏安等测试手段对其光学与电化学性能进行了研究,并研究了聚合物在CHCl3-CF3COOH溶液中的酸致变色行为。结果表明,3种聚合物在氯仿溶液和薄膜状态下的长波长处的紫外-可见最大吸收峰分别出现在449nm、420nm、418nm和538nm、425nm和420nm处。3种聚合物在氯仿溶液和薄膜状态下的荧光发射峰分别出现在556nm、529nm、558nm和599nm、556nm、569nm处,其在薄膜状态下分别发深红色、亮黄色和橙红色荧光。聚合物的相对荧光量子效率分别为18.1%、26.6%和16.8%。与P1和P3相比,P2显示较好的酸致变色行为,并在三氟乙酸浓度范围为2.692×10~(-3)~40.38×10~(-3) mol/L之间表现出酸浓度与吸光度之间优良的线性关系。通过循环伏安测试,聚合物均具有一定的空穴传输行为。     

热致可逆变色胆甾液晶聚合物的制备和光学性能研究

合成了两种胆甾液晶单体,4-烯丙氧基苯甲酸胆甾醇酯M1和4-{4-[(4-烯丙氧基)-苯甲酰氧基]丁氧羰基}苯甲酸胆甾醇酯M2。将两种单体按一定比例与含氢聚硅氧烷(PMHS)共聚得到了一系列侧链液晶聚合物P1-P6。采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1 H NMR)、差示扫描量热(DSC)、偏光显微镜(POM)和X射线等手段对单体及聚合物的结构、液晶性能和相行为进行了表征。通过分析表明单体M1、M2和聚合物为热致胆甾型液晶,聚合物在常温具有选择性反射现象,在升温—降温—再升温的过程中反射波长随温度升高发生蓝移,且聚合物具有良好的热稳定性和可逆变色性。     

基于芴和噻吩的共轭聚合物的固相合成及其表征

通过Stille偶合反应合成了2,7位二噻吩基取代的新型芴类衍生物并首次应用固相聚合法合成出聚-2,7-二噻吩基芴.在25℃测得聚合物的特性粘度为0.68dl/g.通过核磁共振(1H-NMR)、红外光谱(FTIR)对单体和聚合物的结构进行了表征确认,同时研究了聚合物的光学、结晶态形貌及热学性能.研究发现,2,7-二噻吩基芴在研磨过程中发生了聚合反应且其偶合发生在e,e′位置.     

苯环侧链喹喔啉非富勒烯受体的合成及光伏性能

以氟代苯环烷氧链为侧链,将喹喔啉引入稠环电子受体的中间核,设计合成了七元稠环电子受体材料PhQx-2FIC。分子中多条烷基链的存在保证了PhQx-2FIC在常用有机溶剂中具有良好的溶解性,且在300~800 nm范围内有较强吸收。以PBDB-T为给体材料,器件的能量转化效率(PCE)为6.98%。添加质量分数为0.5%的氯萘(CN)和经110 ℃热退火处理后,器件的激子解离激离及收集效率得到提高,有更合适的相分离尺寸,基于PBDB-T/PhQx-2FIC(w(PBDB-T):w(PhQx-2FIC)=1.0:1.2)共混膜的器件PCE达到7.74%。     

具有“伞形”结构的短氟碳链含氟丙烯酸酯聚合物的制备及拒水性能

以乙烯基三氯硅烷为原料,合成了具有"伞形"结构的乙烯基三(全氟己基乙氧基)硅烷(VTHFS),将此单体与其他丙烯酸酯单体共聚,制备了一种具有"伞形"结构的短氟碳链含氟丙烯酸酯聚合物,考察了含氟单体用量对含氟丙烯酸酯聚合物接触角的影响;系统探究了"伞形"结构对聚合物材料表面接触角、吸水率、氟含量等的影响。结果表明,与线型短氟碳链含氟丙烯酸酯聚合物相比,"伞形"结构的含氟丙烯酸酯聚合物的表面接触角有明显提高,在氟含量均为60%条件下,接触角从98.2°提高到了104.4°;X射线光电子能谱测试表明其表面的含氟量亦从18.4%增加到了23.5%;"伞形"结构的含氟丙烯酸酯聚合物的吸水率也较线型聚合物有所降低。     

含手性基元的侧链液晶聚合物的合成与性能表征

文中设计与合成了国内未见报道的单体M1、M2和系列手性液晶聚合物。通过差示扫描量热(DSC)、偏光显微分析(POM)、广角X射线衍射、旋光仪等测试手段研究了单体M1和手性液晶聚合物液晶性能。结果表明,M1为向列型液晶单体,M2为手性非液晶单体。聚合物P2~P4呈现近晶A相,P5,P6为胆甾相,P7的液晶性能已不明显,聚合物P8已没有液晶性能。具有宽的液晶相范围,液晶相范围均高于140℃。随着手性单体M2含量(0%~50%)的增加,聚合物的玻璃化转变温度、清亮点温度、液晶相范围均呈现降低趋势。     

接枝己基噻吩共轭分子的电化学聚合和性能表征

利用斯蒂尔偶联反应合成了一种基于苯并硒二唑和己基噻吩的有机共轭单体,通过电化学方法制备导电聚合物,并对其进行了结构表征和电化学性能测试。核磁共振1H谱和13C谱验证单体与理论结构一致,红外结果验证了电化学聚合位点为己基噻吩的α位;循环伏安测试表明聚合物具有良好的电化学活性和稳定性,经过100圈循环扫描后电化学活性仍保持92.3%;光滑、均质连续的表面形貌有利于提高聚合物的电导率和电子传输性能、较高的热稳定性表明其能够应用在光电器件中;在0 V到1.2 V电压范围内,光谱电化学测试中聚合物薄膜颜色从淡蓝色到灰色的转变说明聚合物具有良好的电致变色特性;以上结论表明聚合物在电致变色材料中具有应用前景。     

基于咔唑和噻吩的2种聚合物的电化学性能

利用斯蒂尔偶联反应合成了2种基于咔唑和噻吩的有机共轭单体,通过电化学方法聚合成导电聚合物,并对其进行了结构表征和电化学性能研究。核磁共振1H谱和13C谱验证了单体与理论结构一致,红外测试验证了电化学聚合位点为噻吩的α位。在-0.1 V到1.2 V电压范围内,2种聚合物膜都表现出良好的电致变色特性。循环伏安法和热重表明,相比于聚合物P1,共平面性更好的聚合物P2的电化学和热稳定性更优。以上结论表明聚合物P2在电化学领域是一种更有前景的材料,单体结构差异对聚合物性能有很大影响。     

基于噻吩-蒽单元的无规共聚物电化学制备及其电致变色性能研究EI北大核心CSCD

蒽单元嵌入聚噻吩主链能显著调控聚合物的变色性能,但其聚合电位偏高易导致聚合物的成膜质量和性能较差。为降低含蒽单元的单体电聚合电位,通过Stille偶联反应合成了9,10-二(2-噻吩基)蒽单体(Th-An-Th),并分别在BFEE,BFEE+CF_(3)COOH,LiClO_(4)/ACN和LiClO_(4)/PC等聚合媒介中进行电化学聚合。结果表明:Th-An-Th难以通过电化学反应共聚,但可以作为共单体与噻吩(Th),3-甲基噻吩(MeTh),3,4-亚乙基二氧噻吩(EDOT)和硒酸(SePh)在低电位下进行无规共聚,得到系列无规共聚薄膜P1,P2,P3,P4。循环伏安和FTIR测试证实了聚合过程和共聚物的特征结构,光谱电化学测试结果表明,系列共聚物均具有丰富的颜色变换性能,在-0.6 V到1.0 V扫描下,P1,P3,P4膜可实现4种颜色的变化,且表现出良好的近红外变色能力。共聚物薄膜具有较快的开关响应速度和良好的电化学稳定性,P4膜在521 nm处漂白和着色响应时间分别为1.9 s和3.4 s,光学对比度为35.6%,在210次循环变色后,共聚物光学对比度仅损失2.3%,电化学循环400次仍保持82%的电化学活性。     

电子传输材料联苯喹喔啉的合成与性质研究

通过联苯甲酰与氨基的缩合反应合成了联苯喹喔啉,并对其进行了表征,研究了其热性能和电性能.将联苯喹喔啉作为电子传输层,制作了ITO/α- NPD/Alq/DDPQL/LiF/Al有机电致发光器件,其性能在13.5V时最高亮度为12100cd/m2,在13.0V时最大电流效率为4.97cd/A,外部量子效率为1.92％,最低驱动电压为3.5V.表明该化合物具备优良的电子传输性能.     

侧链胆甾液晶聚合物的合成及性能

合成了一种新型胆甾液晶单体(M1)和一种向列液晶单体(M2),通过与聚硅氧烷(PMHS)接枝共聚得到了系列侧链液晶聚合物P1~P6,通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析(TGA)、偏光显微镜(POM)等手段对聚合物的结构、液晶性能及热性能进行了表征。随着胆甾液晶基元的减少,其玻璃化转变温度(Tg)、清亮点(Ti)逐渐降低。聚合物P1~P6均为胆甾型热致液晶,聚合物呈现出典型的胆甾液晶彩色Grand-jean织构、油丝及焦锥织构,并且颜色随温度升高发生变化。     

含氟丙烯酰胺共聚物的合成及性能

为制备性能较好的疏水缔合聚合物,以1H,1H,2H,2H-十七氟癸烷丙烯酸酯(HFA)为疏水单体,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为水溶性单体,采用胶束聚合法合成了含氟丙烯酰胺共聚物(FPAM)。使用红外、荧光、扫描电镜等方法对FPAM结构进行表征,研究了FPAM的耐温、抗盐及抗剪切性能。结果表明,聚合产物结构与疏水单体加量有关,在聚合体系中加入含氟疏水单体后,聚合产物的相对分子质量降低;FPAM中HFA单体结构单元含量先随HFA加量的增加而增大,由于含氟疏水单体的空间位阻效应,当HFA质量分数大于0.4%之后变化趋势变缓。FPAM聚合物中含有HFA强疏水性单体结构单元,在水溶液中会发生疏水缔合作用,到达一定浓度后会形成超分子聚集体,FPAM的临界缔合浓度为300~400mg/L,与相对分子质量较高的丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物相比,含氟疏水缔合聚合物FPAM具有更强的增黏能力和更好的耐温、抗盐及抗剪切性能,可望用于油气开采领域。     

新型窄带隙聚合物太阳能电池材料的合成及性能研究

为了寻找更优异的太阳能电池材料,通过stille偶联反应以2,2′-联噻吩作为给体单元,以4,7-二(3-己基噻吩-2-基)-5,6-二氟-[2,1,3]苯并噻二唑作为受体单元,合成了一种新型聚合物。通过引入支链和氟原子提高了聚合物的性质。利用傅里叶变换红外光谱仪和核磁共振氢谱仪表征了聚合物的结构,采用热重差热综合热分析仪表征了聚合物的热稳定性,并通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安法研究了其光电性能。结果表明,聚合物的热分解温度为366℃,带隙为2.16eV,理论开路电压为1.02V,在聚合物太阳能电池的制备中可将其作为给体材料。