不同溶剂中导电聚合物PEDOT的化学氧化聚合及光谱研究

利用3,4-乙撑二氧噻吩单体和对甲苯磺酸铁,分别以异丙醇、四氢呋喃和乙氰为溶剂,用化学氧化法合成了导电聚合物聚（3,4-乙撑二氧噻吩）,3种溶剂中的反应速率有较大差异,乙氰中反应速率最快,四氢呋喃中反应速率最慢.三者的聚合产物都具有较高的电导率,但四氢呋喃中合成产物的电导率略高于另外两个产物.红外光谱和拉曼光谱显示,3种溶剂中合成的聚（3,4-乙撑二氧噻吩）在化学结构、分子共轭长度、掺杂情况等方面基本相同.     

对苯醌二亚胺与3,4-乙撑二氧噻吩共聚物的合成及表征

以N,N′-二氯对苯醌二亚胺、2,5-二甲基-N,N′-二氯对苯醌二亚胺与2,5-二溴-3,4-乙撑二氧噻吩为单体,1,3-二(二苯基膦)丙烷二氯化镍(Ⅱ)为催化剂,采用金属配合物催化法合成了聚(N,N′-对苯醌二亚胺-3,4-乙撑二氧噻吩)和聚(2,5-二甲基-N,N′-对苯醌二亚胺-3,4-乙撑二氧噻吩)两种共聚物。通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、X射线衍射(XRD)、紫外分光光度计(UV-Vis)和循环伏安(CV)等测试对其进行了结构表征及性能测试。结果表明,两种共聚物在CF3COOH(TFA)溶液中的UV-Vis最大吸收波长分别在500 nm和511 nm处;氧化还原峰出现在-0.2 V-0.8 V之间;通过碘掺杂后共聚物的电化学窗口拓宽,电化学活性提高。     

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。     

新型聚噻吩衍生物与2,1,3-苯并硒二唑共聚物的固相合成

在室温下,首次采用新型聚噻吩衍生物3,6-二噻基-哒嗪,1,4-二噻基-苯和4,7-二噻基-2,1,3-苯并噻二唑分别与2,1,3-苯并硒二唑(BS)通过固相反应制得共聚物.并以FT-IR,UV-Vis,SEM,循环伏安等测试对共聚物进行表征.结果表明:共聚物紫外-可见吸收光谱的最大吸收峰较均聚物有红移,说明共轭链节增长,共轭性能变好.共聚物无特殊形貌.循环伏安测试表明,此三种共聚物均具有较好的电化学活性.     

基于抗侵蚀空穴传输层的聚合物电致发光器件

以溶解于甲醇和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)混合极性溶剂中的三苯胺类共轭聚电解质聚[N-(4-三氟甲基苯)-4,4′-二苯胺-共-N-(4-磺酸锂基苯)-4,4′-二苯胺](PTFTS-Li)作为空穴传输层,分别以红光材料芴与4,7-二噻吩-2,1,3-苯并噻二唑共聚物(PFO-DBT15)和绿光材料芴与2,1,3-苯并噻二唑共聚物(PFO-BT15)为发光层制备了抗侵蚀空穴传输层的聚合物电致发光器件。并与传统的苯磺酸掺杂聚乙烯基二氧噻吩(PEDOT-PSS)为阳极缓冲层和裸氧化铟锡(ITO)为阳极的器件对比,以PEDOT/PTFTS-Li或PTFTS-Li作为空穴传输层的器件比单一PEDOT作为空穴传输层的器件外量子效率的两倍还多。     

基于3,4-乙撑二氧噻吩-亚乙烯基的杂化型电致变色聚合物的合成与表征

合成了2个基于EDOT-vinylene(3,4-乙撑二氧噻吩-亚乙烯基)的杂化型新单体BEDOT-V-F[双(3,4-乙撑二氧噻吩亚乙烯基)呋喃]和BEDOT-V-T[双(3,4-乙撑二氧噻吩亚乙烯基)噻吩]。分别对这2种材料进行电化学、光谱电化学、动力学和表面形貌的表征,考查了它们的电致变色性质。结果表明PBEDOT-V-F和PBEDOT-V-T具有非常低的初始氧化电位、良好的电化学稳定性和较低的带隙值,它们在近红外区的光对比度分别为31.5%(950nm)和36.7%(980nm),且都具有在蓝色和透过态之间可逆变化的电致变色能力,因此在近红外光学器件领域具有潜在的应用价值。     

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。     

以噻吩齐聚物为推电子单元的DA型共聚物的合成及性能

采用Suzuki偶合法合成了以聚合度为7的3-已基噻吩齐聚物为推电子单元、苯并噻二唑为拉电子单元的D-π-A型共轭聚合物(PF80.5-3HT7x-BT0.5-x)。通过核磁共振氢谱、紫外可见光吸收光谱、循环伏安法等对共聚物的结构与性能进行了研究与表征,并对共聚物的光电性能进行了探讨。结果表明:共聚物PF80.5-3HT70.1-BT0.4的最大紫外吸收峰相比聚合物PF80.5-3HT70.1-BT0.4的发生了红移;并且降低了共聚物的能带隙及HOMO,LUMO能级。实验表明共聚物PF80.5-3HT70.1-BT0.4显示出更强的光电性能,器件的结构ITO/PEDOT:PSS(70nm)/Copolymer(70nm)/Al(100nm)。     

碳量子点修饰给受体共轭聚合物/ZnO复合物的制备及在紫外光电探测器中的应用

以碳量子点(CQDs)作为光敏剂修饰氧化锌纳米阵列(ZnO-NRs)、以3,4-乙撑二氧噻吩封端、吡啶为中间单元的三联体为单体(3,4-乙撑二氧噻吩为给体单元、吡啶为受体单元)，通过电化学聚合法制备了复合材料(ZnO-NRs/CQDs/poly(BPE))，并以紫外-可见吸收光谱、拉曼光谱等对该复合材料的结构与形貌进行了表征。将ZnO-NRs/CQDs/poly(BPE)与ZnO-NRs面对面组装成ZnO-NRs/CQDs/poly(BPE)紫外光电探测器，研究了偏置电压对响应性能的影响。结果表明，聚合物沿着氧化锌纳米棒径向生长并实现均匀包覆，CQDs的引入增加了氧化锌与聚合物之间的相互作用。该光电探测器的响应性能随偏置电压的增加而增加，在5 V偏置电压下，其响应度为258 A/W，探测率为4.2×1012Jones，外量子效率为87817%。     

三苯胺-芴-苯并噻二唑共聚物的合成及光电性能

采用Suzuki偶合反应合成了含有推拉电子基团的三苯胺-芴-苯并噻二唑共聚物(TPA-PF8-BT),其中供电子基团为三苯胺单元(TPA),吸电子基团为苯并噻二唑单元(BT)。通过核磁共振法、凝胶渗透色谱法、紫外-可见光光谱法和循环伏安法等对其进行了分析研究,并与芴-三苯胺共聚物(PF8-TPA)的性能进行了对比。结果显示,三苯胺-芴-苯并噻二唑共聚物的能带隙宽度Eg为2.39 eV,最低未占分子轨道(LUMO)能级为-3.01 eV,最高已占分子轨道(HOMO)能级为-5.40 eV,与PF8-TPA相比,其能带隙宽度及LUMO能级均有所降低。基于TPA-PF8-BT器件(器件结构为氧化铟锡导电玻璃(ITO)/Copolymer(70 nm)/Al(100 nm))的短路电流是基于PF8-TPA器件的短路电流的近3倍,光电性能得以改善。     

液相沉积聚合法制备的聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)薄膜

将聚酰亚胺(PI)膜浸入NaOH溶液后再依次浸入FeCl3和3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)溶液。以红外光谱仪(ATR-FT-IR)分析PI膜表面官能团的变化,以恒流源电阻测量仪分析PI膜表面电阻的变化。PI膜经NaOH溶液浸泡后,部分酰亚胺环水解开环,亲水性大幅度提高。水解膜吸附的FeCl3可诱发EDOT单体在PI膜表面沉积聚合,PI膜表面出现PEDOT的特征吸收带。沉降聚合所得聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)膜的表面电阻可达7.0×105Ω。     

木质素磺酸钠掺杂聚(3,4-乙撑二氧噻吩)水分散性复合材料的制备和表征

在水性介质中,以可再生资源木质素磺酸钠作为新型掺杂剂和软模板,采用化学氧化聚合法制备了在水中稳定分散的聚(3,4-乙撑二氧噻吩)—木质素磺酸复合材料。采用红外光谱、紫外-可见吸收光谱、TGA、SEM以及电导率仪对其性能进行了相关测试和表征。结果表明:所制备的材料呈现管状或纤维状的微观构型,当木质素磺酸钠与3,4-乙撑二氧噻吩单体的质量比为1.5∶1时,所制备的复合材料室温电导率可达1.15·10-3 S/cm,并具有热稳定性和分散稳定性好等优点,该材料在抗静电涂层和生物医用导电高分子领域具有潜在的应用前景。     

共轭链含偶氮苯聚噻吩衍生物的合成及光电性能

以对乙酰胺基苯胺为原料合成4,4′-二氨基偶氮苯,进一步经重氮化、Sandmeyer反应得到4,4′-二溴偶氮苯,再经Suzuki偶联反应得到4,4′-二(2-噻吩基)偶氮苯,利用红外光谱(IR)和核磁共振谱对各产物进行了表征。采用FeCl3氧化聚合成得到聚4,4′-二(2-噻吩基)偶氮苯,并测定其UV-Vis吸收光谱、溶液及固体荧光光谱、循环伏安曲线及光致发光光谱,得到该聚合物光学带隙Eg为2.14eV,电化学带隙为2.06 eV,EHOMO为-5.56 eV,ELUMO为-3.50 eV。     

噻吩类电致发光材料的能级结构及光电性能研究

用循环伏安法测试了一系列噻吩类聚合物和单体的氧化还原电位,确定了系列化合物的能级结构,比较了主链上不同取代基团及形成共聚物对聚合物能级和光电性能的影响,为高性能发光器件的制作提供了依据.结果表明,随着噻吩环3位取代烷基碳链的增长,单体带隙减小;形成聚合物有利于降低带隙;通过共聚方式引入聚合物主链的噁二唑吸电子基团可以改进其电子传输性能.     

一种含铱共聚物及其性能与应用

采用差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TGA)研究了一种含铱配合物的新型共聚物PVKIr的热性能。结果表明,该聚合物的玻璃化转变温度(Tg)为220.04℃,起始分解温度(Td)为454.31℃,具有良好的热稳定性。利用该聚合物为发光材料制备了电致发光器件ITO/聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)(45nm)/2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-口恶二唑(PBD):25%PVKIr(80nm)/2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)(15nm)/三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)(30nm)/LiF(1nm)/Al,其最大发射峰在532nm,起亮电压为13V。该器件在驱动电压为21V时,达到最大亮度86cd/m2,而此时电流密度为192mA/cm2。     

纤维表面原位化学氧化聚合制备复合导电可纺纤维

采用原位化学氧化聚合方法在纤维(聚丙烯腈、蚕丝蛋白)表面生长导电聚合物(聚苯胺、聚吡咯和聚3,4-乙撑二氧噻吩),制备得到纤维表面均匀覆盖导电聚合物的复合导电可纺纤维,其电导率随不同的纤维、不同的导电聚合物而处于10-1～10-3S/cm.纤维表面与导电聚合物的相互作用改善了原纤维的耐热性能,但对其力学性能没有造成伤害.     

单体溶剂对液相沉降聚合聚3,4-乙撑二氧噻吩分子结构及性能的影响

将吸附有FeCl_3的聚酰亚胺(PI)膜悬于不同溶剂的3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)溶液中,在PI膜表面原位合成了导电聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)涂层。以UV-vis分析溶剂的溶剂化效应,以红外光谱和X射线光电子能谱分析PEDOT的分子结构和氧化态,研究溶剂对液相沉降聚合PEDOT的共轭链长度和掺杂度及导电性的影响。在研究的正庚烷、环己烷、甲苯和氯仿中,溶剂的溶剂化作用依次增强,在其EDOT溶液中沉降聚合产物PEDOT的共轭链长度和掺杂度也依次增大,PEDOT涂层的电导率分别为33.7 S/cm,43.8 S/cm,163.2 S/cm和77.2 S/cm,对PI膜的附着力由0级上升到5B级。溶剂的溶解能力和溶剂化效应增强,液相沉降聚合PEDOT分子的共轭链长度和掺杂度上升,涂层的电导率和附着力增加;溶剂化效应的影响尤为突出。     

聚噻吩/碳纳米管复合物的元件制作及其气敏响应性的应用测试

本文通过化学氧化法以3,4-乙撑二氧噻吩聚合聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT),得到固体粉末样品,用液体胶水作为联体,在其掺杂功能化碳纳米管(f-CNTS)与聚噻吩,制备了复合纳米材料,并制作系列工作电极,利用自制气敏装置,应用于含甲醛的饱和汽体测试研究。测试数据表明,掺杂不同含量的碳纳米管与聚噻吩,对不同浓度的甲醛气敏响应性测试,由其电极材料的微型结构的变化,电阻规律性变化表现出不同的气敏响应性。同时,与单一种物质作用相比,复合材料膜有更好的电子传递行为,表现灵敏的响应性。     

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。     

基于苯并二噻吩单元的窄带系D—A共聚物太阳能电池材料的合成及器件测试

用Stille聚合法合成了基于4,8-二（2,3-二已基噻吩）苯并[1,2-b：4,5-b’]二噻吩（BDTT）和噻吩并[3,4-c]吡咯-4,6-二酮（TPD）单元的窄带系D-A共聚物PBDTT-LTPD-M,其主链内受体单元的密度增加,具有较低的HOMO能级（-5．50eV）。用于聚合物太阳能电池中,使电池的开路电压（Voc）达到0．87V,器件的短路电流（Jsc）为6．07mA／cm^2,填充因子（FF）50．22％,光电转换效率（PCE）为2．67％。