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噻吩新型含席夫碱—噻吩类共轭聚合物合成与性能技巧

收藏本文 2024-02-12 点赞:6415 浏览:17519 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:聚噻吩及其衍生物由于其在聚合物电致发光、生物传感器、有机晶体管、非线性光学材料、聚合物太阳能电池和电致变色材料等高科技领域中具有广泛的运用前景而引起了人们的关注。聚对苯撑乙炔类聚合物具有优良的光学性质,广泛运用于发光材料领域中。另外,在主链中的噻吩单元侧链上引入各种功能基团,可以调控共聚物的能带隙。由此,本论文主要以3-噻吩甲醛为主单体,通过Schiffbase反应合成了侧链含席夫碱的两种单体。采取Sonogashira和Yamamoto等金属配合物催化法使噻吩席夫碱单体与烷氧基取代对苯二乙炔、吡啶、3-丁基噻吩、偶氮苯进行共聚,并对其光电性能初步探讨和探讨。本论文主要做了以下五部分工作:(1)简述了共轭聚合物的进展概况,聚对苯撑乙炔与聚噻吩类化合物的探讨背景、作用、运用前景。简单介绍了共轭聚合物的合成策略及席夫碱类化合物的普遍性能。(2)以2,5-二溴-3-噻吩甲醛为主单体、通过Sonogashira反应合成了3-噻吩甲醛与不同烷氧基取代对苯二乙炔的3种共聚物,并对共聚物的基本性能进行初步探讨。探讨发现,随着共聚物侧链碳数的增加共聚物的各项性能都均有提升。该类共聚物溶解性和量子效率比较突出,能溶于普通溶剂中,共聚物PTC-PE12在溶液中的量子效率达到62.7%。除此之外,此类共聚物具有较好的分子堆积性,其THF溶液中甲醇含量为0%、50%和80%时分别发出绿色、和橙色光。(3)通过Schiff base反应使噻吩侧链引入4-氨基-1,2,4-三氮唑,制备了侧链含席夫碱的噻吩单体,并合成了其与烷氧基取代对苯二乙炔的一系列共聚物PTT-PE。利用1H-NMR、FT-IR、GPC等手段对共聚物的化学结构进行表征确认。通过UV-vis、PL和循环伏安等测试策略对其进行光、电性能测试。探讨发现,共聚物在THF溶液中发出绿光,其溶液和薄膜状态下最大发射峰分别位于495-505nm和545-560nm左右,共聚物PTT-PE4的荧光量子效率达到42.7%。(4)采取Sonogashira反应合成了3-次(4-丁氧基苯胺)噻吩与烷氧基取代对苯二乙炔的3种共聚物,并利用FT-IR、GPC、UV-vis和循环伏安等测试策略对其进行结构和电化学性能探讨,探讨发现该类聚合物没有荧光特性,其紫外-可见吸收峰位于410-417nm左右。(5)通过Yamamoto反应、以2,5-溴-3-次(4-丁氧基苯胺)噻吩为主单体,与2,5-二溴-3-丁基噻吩、2,5-二溴吡啶和4-4’-二碘偶氮苯进行共聚。并对所得到的3种共聚物的光电性能进行探讨。探讨发现共聚物PⅠ、PⅡ在氯仿溶液中发出黄绿光,其能级差为1.67eV、1.26eV。关键词:3-噻吩甲醛论文对苯撑乙炔论文席夫碱论文Sonogashira论文反应论文共轭聚合物论文

    摘要4-6

    Abstract6-11

    第一章 绪论11-25

    1.1 引言11

    1.2 共轭聚合物11-17

    1.2.1 共轭聚合物的合成策略13-15

    1.2.2 共轭聚合物发光材料15-17

    1.3 聚对苯撑乙炔(Polyphenylene acetylene, PPE)及其衍生物17-18

    1.3.1 聚对苯撑乙炔类共聚物在液晶材料中的运用18

    1.4 聚噻吩(Polythiophene, PT)及其衍生物18-22

    1.4.1 聚噻吩(Polythiophene, PT)类共轭聚合物的运用19-22

    1.5 席夫碱类化合物22-23

    1.6 本论文的探讨目的与探讨内容23-25

    1.6.1 探讨目的23-24

    1.6.2 探讨内容24-25

    第二章 3-噻吩甲醛与对苯二乙炔类交替共聚物的合成(PTC-PE)25-43

    2.1 试剂与仪器25-27

    2.1.1 主要试剂25-26

    2.1.2 仪器26-27

    2.2 单体的合成27-32

    2.2.1 催化剂 Pd(PPh3)2Cl2的合成27

    2.2.2 2,5-二溴-3-噻吩甲醛的合成27-28

    2.2.3 1,4-二乙炔基-2,5-二(丁氧基)苯的合成28-29

    2.2.4 1,4-二乙炔基-2,5-二(辛烷氧基)苯的合成29-30

    2.2.5 1,4-二乙炔基-2,5-二(十二烷氧基)苯的合成30-32

    2.3 共聚物的合成32-34

    2.3.1 共聚物的合成路线32

    2.3.2 反应条件的选择32

    2.3.3 聚[3-噻吩甲醛-撑-(2,5-二丁氧基-1,4-苯撑)乙炔]的合成(PTC-PE4)32-33

    2.3.4 聚[3-噻吩甲醛-撑-(2,5-二辛氧基-1,4-苯撑)乙炔]的合成(PTC-PE8)33

    2.3.5 聚[3-噻吩甲醛-撑-(2,5-二-十二氧基-1,4-苯撑)乙炔]的合成(PTC-PE12)33-34

    2.4 结果与讨论34-42

    2.4.1 共聚物红外光谱浅析34-35

    2.4.2 共聚物核磁共振浅析35

    2.4.3 聚合物的分子量及其分布35-36

    2.4.4 共聚物的紫外-可见吸收光谱与荧光光谱浅析36-37

    2.4.5 共聚物荧光量子效率37-39

    2.4.6 共聚物在溶液中的分子堆积39-40

    2.4.7 共聚物的 X-射线衍射浅析40

    2.4.8 共聚物的电化学性质40-41

    2.4.9 聚合物的热稳定性41-42

    2.5 本章小结42-43

    第三章 3-次(1,2,4-三氮唑-4 氨)噻吩与对苯二乙炔类交替共聚物的合成(PTT-PE)43-57

    3.1 试剂与仪器43-44

    3.1.1 主要试剂43-44

    3.1.2 仪器44

    3.2 2,5-二溴-[3-次(1,2,4-三氮唑-4 氨)]噻吩的合成44-46

    3.2.1 4-氨基-4H-1,2,4-三氮唑的合成45

    3.2.2 2,5-二溴-[3-次(1,2,4-三氮唑-4 氨)]噻吩的合成(Monomer-TT)45-46

    3.3 共聚物的合成46-48

    3.3.1 聚[3-次(1,2,4-三氮唑-4 氨)噻吩-撑-(2,5-二丁氧基-1,4-苯撑)乙炔]的合成(PTT-PE4)46-47

    3.3.2 聚[3-次(1,2,4-三氮唑-4 氨)噻吩-撑-(2,5-二辛氧基-1,4-苯撑)乙炔]的合成(PTT-PE8)47

    3.3.3 聚[3-次(1,2,4-三氮唑-4 氨)噻吩-撑-(2,5-二-十二氧基-1,4-苯撑)乙炔]的合成(PTT-PE12)47-48

    3.4 结果与讨论48-56

    3.4.1 共聚物红外光谱浅析48-49

    3.4.2 共聚物核磁共振浅析49

    3.4.3 聚合物的分子量及其分布49-50

    3.4.4 共聚物的紫外-可见吸收光谱与荧光光谱浅析50-52

    3.4.5 共聚物荧光量子效率52-54

    3.4.6 共聚物在溶液中的分子堆积54

    3.4.7 共聚物的电化学性质54-55

    3.4.8 聚合物的热稳定性55-56

    3.5 本章小结56-57

    第四章 3-次(4-丁氧基苯胺)噻吩与对苯二乙炔类交替共聚物的合成(PTAn-PE)57-67

    4.1 试剂与仪器57-58

    4.1.1 主要试剂57

    4.1.2 仪器57-58

    4.2 单体的合成路线58-60

    4.2.1 2,5-二溴-[3-次(4-丁氧基苯胺)]噻吩的合成58-60

    4.3 共聚物的合成60-62

    4.3.1 聚[3-次(4-丁氧基苯胺)噻吩-撑-(2,5-二丁氧基-1,4-苯撑)乙炔]的合成(PTAn-PE4)61

    4.3.2 聚[3-次(4-丁氧基苯胺)噻吩-撑-(2,5-二辛氧基-1,4-苯撑)乙炔]的合成(PTAn-PE8)61

    4.3.3 聚[3-次(4-丁氧基苯胺)噻吩-撑-(2,5-二-十二氧基-1,4-苯撑)乙炔]的合成 (PTAn-PE12)61-62

    4.4 结果与讨论62-66

    4.4.1 共聚物红外光谱浅析62-63

    4.4.2 聚合物的分子量及其分布63-64

    4.4.3 共聚物的紫外-可见吸收光谱浅析64

    4.4.4 共聚物的电化学性质64-65

    4.4.5 共聚物的热稳定性65-66

    4.5 本章小结66-67

    第五章 3-次(4-丁氧基苯胺)噻吩与吡啶、3-丁基噻吩、偶氮苯共聚物的金属配合物催化法合成及性能67-76

    5.1 实验试剂与仪器67-68

    5.1.1 主要试剂67

    5.1.2 仪器67-68

    5.2 单体合成步骤68-69

    5.2.1 4,4’-二碘偶氮苯的合成(MonomerⅡ)68-69

    5.3 共聚物的合成69-70

    5.3.1 聚[3-次(4-丁氧基苯胺)噻吩-共-3-丁基噻吩]的合成[34](Copolymer Ⅰ)69

    5.3.2 聚[3-次(4-丁氧基苯胺)噻吩-共-吡啶](Copolymer Ⅱ)的合成69-70

    5.3.3 聚[3-次(4-丁氧基苯胺)噻吩-共-偶氮苯](Copolymer Ⅲ)的合成70

    5.4 结果与讨论70-75

    5.4.1 共聚物的红外光谱浅析70-71

    5.4.2 共聚物的核磁共振浅析71-72

    5.4.3 聚合物的分子量及其分布72

    5.4.4 共聚物的紫外-可见和荧光光谱浅析72-74

    5.4.5 共聚物的电化学性能74-75

    5.5 本章小结75-76

    结论76-78

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