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。     

主链含2,3-二(4'-辛氧基苯基)喹喔啉单元窄带隙共聚物的合成及性能

以二(三苯基膦)二氯化钯[Pd(PPh3)2Cl2]或醋酸钯[Pd(OAc)2]与三环己基膦作为催化剂,通过Sonagashira或Suzuki碳-碳偶联反应制备了3种含2,3-二(4'-辛氧基苯基)-5,8-二硒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-共轭交替共聚物。经傅里叶变换红外光谱、氢核磁共振谱、紫外-可见光谱、荧光光谱、循环伏安、X射线粉末衍射、热重和凝胶渗透色谱等测试手段对其进行了表征并研究共聚物在CHCl3-CF3COOH混合溶液中的酸致变色行为。结果表明,得到的共聚物在甲苯、氯仿、四氢呋喃等有机溶剂里具有很好的溶解性,3种共聚物在CHCl3和薄膜状态下长波长处的紫外-可见最大吸收波长分别在546 nm、542 nm、538 nm和586 nm、552 nm、558 nm处出现。共聚物的光学能隙分别为1.80 e V、1.86 e V和1.84 e V。与P1和P2相比,P3显示较好的酸致变色行为并且三氟乙酸浓度在1.346×10-3~13.46×10-3mol/L范围之间其表现出酸浓度与吸光度之间的线性关系。通过循环伏安测试,共聚物均具有一定的p掺杂和空穴传输行为。     

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。     

主链含2,3-二(4'-辛氧基苯基)喹喔啉单元窄带隙共聚物的合成及性能EI北大核心CSCD

以二(三苯基膦)二氯化钯[Pd(PPh3)2Cl2]或醋酸钯[Pd(OAc)2]与三环己基膦作为催化剂,通过Sonagashira或Suzuki碳-碳偶联反应制备了3种含2,3-二(4'-辛氧基苯基)-5,8-二硒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-共轭交替共聚物。经傅里叶变换红外光谱、氢核磁共振谱、紫外-可见光谱、荧光光谱、循环伏安、X射线粉末衍射、热重和凝胶渗透色谱等测试手段对其进行了表征并研究共聚物在CHCl3-CF3COOH混合溶液中的酸致变色行为。结果表明,得到的共聚物在甲苯、氯仿、四氢呋喃等有机溶剂里具有很好的溶解性,3种共聚物在CHCl3和薄膜状态下长波长处的紫外-可见最大吸收波长分别在546 nm、542 nm、538 nm和586 nm、552 nm、558 nm处出现。共聚物的光学能隙分别为1.80 e V、1.86 e V和1.84 e V。与P1和P2相比,P3显示较好的酸致变色行为并且三氟乙酸浓度在1.346×10-3~13.46×10-3mol/L范围之间其表现出酸浓度与吸光度之间的线性关系。通过循环伏安测试,共聚物均具有一定的p掺杂和空穴传输行为。     

含香豆素功能基聚合物的合成及荧光性能

以邻羟基苯甲醛、邻氨基巯酚、丙二腈为原料合成了有机光致发光材料6-氯甲基-3-(2-苯并噻唑基)-香豆素,将这种新型香豆素与甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DM)的共聚物(CPA)进行季铵化反应,制得侧基上带有不同配比香豆素的新型发光高分子化合物(C-CPA)。通过差示扫描量热法(DSC)、凝胶色谱法(GPC)、FT-IR和UV-Vis证明了接枝反应是成功的。同时研究发现接枝香豆素的高分子化合物具有很好的荧光性能,这为合成具有优异发光性能的接枝型高分子功能材料提供了一条新的途径。     

基于氟代喹喔啉的共轭聚合物及其光伏性能

氟代喹喔啉(FTQ)是一种氟代结构的受体单元,可以用于构筑D-A型聚合物,并应用于聚合物太阳电池的给体材料。文中探索了一种新的起始原料合成氟代喹喔啉单体,并分别和齐聚四噻吩单体(4T)、单噻吩单体(1T)共聚,得到了2个新型聚合物PFTQ-4T和PFTQ-1T,表征测试了它们的相对分子质量、热性能、紫外吸收、能级结构以及光伏性能。2个聚合物的能量转化效率分别为0.73%和1.28%,较低效率主要是2个聚合物较低的LUMO能级所导致。     

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。     

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%。     

含烷基噻吩与三嗪π-共轭聚合物的合成及性能

以二价镍配合物(Ni(dppp)Cl2)作为催化剂,2-二异丙基氨基-4,6-二氯均三嗪分别与3-丁基-2,5-二溴噻吩格氏(Grignard)试剂、3-辛基2,5-二溴噻吩格氏试剂、3-十二烷基-2,5-二溴噻吩格氏试剂交替共聚合成了3种含2-二异丙基氨基均三嗪的聚合物P1,P2和P3。并经傅里叶变换红外光谱、氢核磁共振谱、紫外-可见光谱、荧光光谱、循环伏安、X射线粉末衍射和凝胶渗透色谱等测试手段对其进行了表征,对聚合物P1在CHCl3溶液中的酸致变色行为进行了研究。结果表明,得到的聚合物在甲苯、氯仿、四氢呋喃(THF)等有机溶剂中溶解性好,3种聚合物的紫外-可见最大吸收波长在372 nm处出现,在CHCl3溶液中聚合物P1,P2,P3最大发射峰分别位于478 nm,549 nm和523 nm。聚合物均在-1.8~0 V出现n-掺杂峰。通过X射线衍射测试聚合物均有一定结晶性但结晶性较差。     

含苝单元聚合物的合成及光学性能

利用酐为原料合成出N,N′-二(间羟基苯基)二酰亚胺,再通过与TDI(2,4-甲苯二异氰酸酯)的共聚合成了具有酰亚胺单元的P-π共轭聚合物,利用IR、UV-Vis、元素分析和热重分析对其结构进行了表征。并利用四波混频方法测定了该聚合物的三阶非线性,其响应系数达1.39×10-13esu,响应时间为132.59fs。另外,测得其溶液具有较高的荧光发射强度。     

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。     

新型有机聚合物电致发光材料聚(2,3-二芳基-富马氰)的合成、表征及性能研究

利用标准Suzuki反应条件,通过双(4-溴苯基)富马氰和系列芳香族硼酸酯偶合,得到系列聚(2,3-二芳基富马氰).所获得的4种聚合物的合成收率均超过70%,数均分子量Mn为8400～140000;特性粘数[η]为0.31～0.77dLg-1(甲苯,30℃).聚合物溶于普通有机溶剂,具有良好的成膜性.4种聚合物的甲苯溶液显示相似的UV-vis光谱(λmax=413 nm).荧光光谱显示,甲苯溶液中,聚合物的最大发射波长在约544 nm处,荧光量子收率＞30%.聚合物薄膜的最大发射波长为560 nm.粉末X衍射显示,聚合物在2θ＜7°区产生较强的衍射峰,这些小角区的衍射峰所对应的烷氧基侧链间距d1和烷氧基侧链的碳原子数n显现良好的线性关系.热重分析(TGA)显示,氮气中,聚合物的5%重量损失温度＞340℃.电化学分析(CV)表明,在0.1 M支持电解质[Bu4N]BF4的乙腈溶液中,聚合物薄膜的氧化开始于0.68V(相对于Ag+/Ag电极),最大氧化峰值电位为1.03V;在0～-2.5V区域,聚合物的还原始于-1.34V,并在-1.65和-2.03V处给出两个峰值电位.相应的去还原电位为-1.67和-1.33 V.     

1,4-二(叠氮乙酰氧基)-2,3-二(叠氮乙酰氧甲基)-2,3-二硝基丁烷的合成

以2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇为原料经酯化和叠氮化两步反应合成了1,4-二(叠氮乙酰氧基)-2,3-二(叠氮乙酰氧甲基)-2,3-二硝基丁烷(BDAA),总收率为68.8%。采用1H NMR和IR对目标产物及中间体的结构进行了表征。分别采用甲苯和二甲苯两种溶剂进行酯化反应,发现二甲苯为该反应的较优溶剂;通过对催化剂硫酸﹑磷酸和对甲苯磺酸的比较,得出对甲苯磺酸为该酯化反应的较优催化剂;通过对叠氮化反应的讨论,确定了四丁基溴化铵为该反应较优相转移催化剂。DSC分析表明,BDAA的分解峰温为206.44℃。TG分析表明,BDAA的热分解可能分两步进行,在500℃时,尚未分解完全。     

含喹喔啉的聚对苯撑乙烯撑共聚物的结构与光学性能

给-吸电子单元交替相连的高分子光伏材料聚对苯撑乙烯撑(PPV)共聚物一般具有较低的带隙,可以增加对太阳光的利用率。文中设计合成了两种含喹喔啉的具有给-吸电子单元相连特征的PPV共聚物PPV-QL、PPV-BPh。用核磁共振(NMR)、红外光谱(FT-IR)等对共聚物的结构进行了表征,并对其紫外-可见吸收及光学带隙进行了研究。结果显示,PPV-QL、PPV-BPh吸收峰反而比PPV蓝移,带隙也维持不变。通过计算机模拟,使用半经验的AM1对两种高分子几何构型进行了最优化,发现共聚物与PPV相比,共平面变差,这给共轭效应带来不利影响,抵消了给-吸电子结构对共轭效应的增加。     

含苯乙炔基共轭单体的合成及荧光性能

通过苯乙炔基锂和氯硅烷的偶合反应合成了系列含苯乙炔基共轭单体(PES)。通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR、13C-NMR、29Si-NMR)、质谱分析(MS)和元素分析(EA)对其结构进行了表征,利用紫外光可见分光光谱(UV-Vis)和光致发光光谱(PL)研究了共轭单体的荧光性能,讨论了不同共轭结构与单体性能之间的依赖关系。结果表明,合成得到的共轭单体易溶于常见的有机溶剂(四氢呋喃、氯仿、丙酮、甲苯等)。而且随着单体结构中共轭程度的增大,紫外吸收光谱的最大吸收峰和荧光光谱的发射峰均发生不同程度的红移。其中,四苯乙炔基硅烷(TPES)由于结构极具对称性且共轭程度最高,发射峰红移至368 nm和738 nm处,在可见光范围内发射红光。     

含2-异丙基氨基-4,6-二(3,4-乙撑二氧噻基)-1,3,5-三嗪π-共轭聚合物的合成及性能

以二价钯配合物作为催化剂,将2-异丙基氨基-4,6-二(2′-溴-3,4-乙撑二氧噻基)-1,3,5-三嗪分别与1,4-二乙炔基-2,5-二辛氧基苯、1,4-二乙炔基-2,5-二(十二烷氧基)苯、2,7-二(4,4,5,5-四甲基硼烷基)-9,9-二辛基芴交替共聚合成了3种π-共轭聚合物P1,P2和P3。经傅里叶变换红外光谱、氢核磁共振谱、紫外-可见光谱、荧光光谱、循环伏安法、X射线粉末衍射和凝胶渗透色谱等测试手段对其进行了表征,并对聚合物在CHCl3溶液的酸致变色行为进行了研究。结果表明,得到的聚合物在CHCl3中的紫外-可见最大吸收波长分别在443nm和431nm处出现。在CHCl3溶液中聚合物P1,P2和P3最大发射峰分别位于507nm,511nm和543nm,其聚合物薄膜的最大发射波长分别为573nm,557nm和559nm。与P1和P2相比,P3的酸致变色敏感性高于2个数量级。聚合物P1和P2均在-2.0~0V出现n-掺杂峰。聚合物X射线衍射谱图显示聚合物均有一定的结晶性。     

基于噻吩-苯非对称单元的DPP类聚合物给体材料的合成及光伏性能

为了优化聚合物太阳能电池的光伏性能,设计合成了一种基于噻吩-苯非对称单元的二酮吡咯并[3,4-c]吡咯(DPP)类聚合物给体材料(PDPP-PT)。非对称结构的设计使得该聚合物具有较好的分子堆积,有利于器件的制备。该聚合物具有范围在300~900nm的宽吸收光谱、1.5eV的窄光学带隙。在器件性能方面,活性层厚度达260nm时,测得开路电压(Voc)为0.68V,光电转换效率(PCE)为1.51%。因此,PDPP-PT给体材料在制备厚活性层太阳能电池时具有一定的优势并为聚合物给体材料的分子设计提供了一种新的思路。     

聚(3-己基噻吩)的合成与表征

采用化学氧化法,用三氯化铁(FeCl3)作氧化剂合成了聚3-己基噻吩(P3HT)。研究了反应时间、氧化剂和单体摩尔比对转化率的影响,结果表明转化率随反应时间延长而增加,氧化剂和单体摩尔比为3∶1时转化率最高,达到71%。用红外光谱,紫外-可见光谱和核磁共振(1H-NMR)表征了P3HT的结构。紫外-可见光谱表明P3HT溶液禁带宽度约为1.91eV,根据1H-NMR计算P3HT结构规整度约为80%。研究了反应时间对P3HT分子量的影响,发现随聚合反应时间延长,分子量先迅速增加然后逐渐减小。     

基于噻吩-苯非对称单元的DPP类聚合物给体材料的合成及光伏性能

为了优化聚合物太阳能电池的光伏性能,设计合成了一种基于噻吩-苯非对称单元的二酮吡咯并[3,4-c]吡咯(DPP)类聚合物给体材料(PDPP-PT).非对称结构的设计使得该聚合物具有较好的分子堆积,有利于器件的制备.该聚合物具有范围在300~900 nm的宽吸收光谱、1.5 eV的窄光学带隙.在器件性能方面,活性层厚度达260 nm时,测得开路电压(Voc)为0.68 V,光电转换效率(PCE)为1.51%.因此,PDPP-PT给体材料在制备厚活性层太阳能电池时具有一定的优势并为聚合物给体材料的分子设计提供了一种新的思路.     

二苯乙烯基吡唑啉类荧光化合物的合成与表征

利用集电子传输型与空穴传输型为一体会增强荧光量子产率原理,将具有电子传输型的二苯乙烯基与空穴传输型的吡唑啉类衍生物合成一类新的有机荧光化合物.在吡唑啉环的1位位置连接电子传输型基团二苯乙烯基,3,5位位置用芳基衍生物取代,设计并合成了8种新的含电子传输型基团二苯乙烯基的吡唑啉类荧光化合物.分别通过一系列红外光谱、1H-NMR谱、质谱、元素分析和荧光性能测定等检测手段进行测定确认化合物的结构.结果表明实验所合成的化合物具备荧光性能,且荧光性理想,其中所得紫外光谱最大发射波长被吸收在350nm左右,荧光最大发射波长在450nm附近,可以看出实验所合成的吡唑啉类荧光化合物是一类良好的蓝紫色荧光化合物[1].