聚(3-己基噻吩)-聚苯乙烯嵌段共聚物的一锅法制备

采用具有聚苯乙烯高分子链为配位基团的聚合催化剂,催化2,5-二溴-3-己基噻吩单体进行Kumada缩聚反应,利用一锅法制备了聚(3-己基噻吩)-聚苯乙烯嵌段共聚物。结果表明:采用一锅法,在室温、常压条件下进行一步聚合直接生成嵌段共聚物,反应过程简单,聚(3-己基噻吩)与聚苯乙烯嵌段对接率接近100%;与聚(3-己基噻吩)相比,聚(3-己基噻吩)-聚苯乙烯嵌段共聚物的结晶性能更好。

聚3-己基噻吩的合成与性能研究

以3-溴噻吩为起始原料,依次经烷基化反应、N-溴代丁二酰亚胺溴化反应、格氏反应和聚合反应合成了区域规整的聚3-己基噻吩.通过热重分析、凝胶色谱分析研究了标题化合物的性能.

“聚(3-己基噻吩)性质表征”应用于聚合物现代仪器分析实验教学的探讨

聚(3-己基噻吩)(P3HT)是一种重要的导电聚合物,其化学结构、光物理性质、相对分子质量、结晶性、热稳定性及表面形貌等测试表征涉及的仪器非常广泛。文章分析了以“聚(3-己基噻吩)性质表征”作为聚合物现代仪器分析实验课程基本实验的可行性及优势。认为该综合实验贯穿于聚合物现代仪器分析的实验教学,可使实验分为四个方面相关的内容,“波谱分析法”、“凝胶渗透色谱法”“热分析法”“电子显微镜”等有机结合,不仅能帮助学生掌握各种相关仪器的使用原理及分析方法,又能使他们直观清晰地了解各种方法的关联性及独立性,并且在教学过程中结合了科研实际需求,将理论知识与实践紧密结合起来。

利用Heck反应制备立构规整聚(3-己基噻吩)

采用Heck反应法合成了具有较高分子量和立构规整度的聚(3-己基噻吩)。研究了溶剂的种类及配比、相转移催化剂及催化剂的种类以及反应温度、反应时间对所得聚(3-己基噻吩)的分子量和规整度的影响。用凝胶色谱(GPC)和核磁共振谱(1HNMR)对聚(3-己基噻吩)的分子量及立构规整度进行了表征。用紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计研究了聚(3-己基噻吩)的吸收光谱和发射光谱。结果表明,当溶剂为二甲基甲酰胺与四氢呋喃(DMF:THF=1:1)的混合溶剂,采用醋酸钯[用量为单体量的5%(摩尔分数)]为催化剂,四丁基溴化铵[用量为单体量的100%(摩尔分数)]为相转移催化剂时,在80℃下反应12h所得聚(3-己基噻吩)的分子量可达6700,立构规整度超过96%。

聚3-己基噻吩聚合物薄膜晶体管的稳定性

为提高聚合物薄膜晶体管的稳定性,以单晶硅为衬底,二氧化硅为栅介质层,聚3-己基噻吩(P3HT)薄膜为半导体活性层,金属Au为源、漏电极,制备出聚合物薄膜晶体管(PTFT),对该器件的电特性进行了表征,研究了该器件在空气环境下的稳定性,并对该器件在空气中的不稳定性机理进行了讨论.结果表明:当器件暴露在空气中时,随着暴露时间的增加,器件的饱和漏电流明显增大,阈值电压逐渐增加;空气中的水是影响器件特性的主要因素;通过采用光刻胶钝化处理可以有效地改善P3HT-PTFT器件在空气中的稳定性,并使器件的载流子迁移率提高3倍.

聚3-己基噻吩/碳纳米管薄膜的制备及电导性能研究

利用化学氧化法原位聚合制备了聚3-己基噻吩(P3HT)/多壁碳纳米管(MWNT)纳米复合薄膜。透射电子显微镜表明,MWNT在复合薄膜中的分散均匀性得到了提高;通过UV-Vis光谱证实了MWNT和P3HT之间存在着强烈的相互作用;四探针法测试表明,P3HT/MWNT纳米复合物具有半导体电导特征,最高电导率可达0.15 S/cm。

以聚(3-己基噻吩)-石墨烯-Nafion修饰的玻碳电极为工作电极示差脉冲伏安法测定细颗粒物PM_(2.5)中铅的含量

将聚(3-己基噻吩)-石墨烯在二甲基甲酰胺中的悬浮液(1g·L^(-1))10μL涂覆在玻碳电极(GCE)上,在室温干燥后,再将0.5%(质量分数)Nafion乙醇溶液滴涂于其表面,制得聚(3-己基噻吩)-石墨烯-Nafion修饰玻碳电极。用循环伏安法和示差脉冲伏安法研究了铅(Ⅱ)离子在此修饰电极上的电化学行为。结果表明:此电极对铅(Ⅱ)离子在-0.713V处出现明显的氧化峰,其峰电流为玻碳电极上的6倍。在pH 5.0的乙酸盐缓冲溶液中,在沉积电位为^(-1).0V,沉积时间为150s和扫描速率为100mV·s^(-1)的条件下,铅(Ⅱ)离子浓度在0.010~4.5μmol·L^(-1)内与其相应氧化峰电流值之间呈线性关系,检出限(3S/N)为5.0×10-9 mol·L^(-1)。在此条件下测定铅具有很好的选择性。方法用于测定环境监测站所取的PM_(2.5)实际样品,所得测定值与分光光度法测定值相符。

纳米结构TiO_2/聚3-己基噻吩多孔膜电极光电性能研究

用光电流作用谱、光电流-电势图等光电化学方法研究了ITO/聚3-己基噻吩(ITO/P3HT)膜和纳米结构TiO2/聚3-己基噻吩(TiO2/P3HT)复合膜的光电转换性质.结果表明,P3HT膜的禁带宽度为1.89eV,价带位置为-5.4eV.在ITO/TiO2/P3HT复合膜电极中存在p-n异质结,在一定条件下异质结的存在有利于光生电子-空穴对的分离.P3HT修饰ITO/TiO2电极可使光电流发生明显的红移,从而提高了宽禁带半导体的光电转换效率.

聚3-甲基噻吩及聚3-己基噻吩修饰钛酸盐纳米管的光电化学性能研究

采用水热法制备了钛酸盐纳米管,并将钛酸盐纳米管制备成纳米结构电极进行光电化学研究.钛酸盐纳米管产生阳极光电流,具有n-型半导体特性.结果表明,聚3-甲基噻吩[poly(3-methylthiophene),PMeT]、聚3-己基噻吩[poly(3-hexylthiophene),P3HT]修饰钛酸盐纳米管后产生的光电流均较纯钛酸盐纳米管的光电流高,且使产生光电流的波长向长波区移动.钛酸盐纳米管/PMeT、钛酸盐纳米管/P3HT的光电转换效率分别达11.40%,0.91%(未校正光子损失).钛酸盐纳米管/PMeT的光电转换效率较钛酸盐纳米管/P3HT的光电转换效率高10.5%.钛酸盐纳米管/PMeT、钛酸盐纳米管/P3HT中存在p-n异质结,在一定条件下p-n异质结的存在有利于光生电子/空穴的分离.

聚3-己基噻吩的光电性能研究

利用光电化学方法研究了聚3-己基噻吩的光电化学性质,其禁带宽度为1.89eV,同时确定了它的价带位置(-3.6eV)、导带位置(-5.4eV)。研究发现聚3-己基噻吩属于直接跃迁型半导体,在本文条件下得到的最高IPCE值达5.2%

合成方法对聚(3-己基噻吩)立构规整度的影响

采用化学氧化法、格式反应法、GRIM(Grignard Metathesis Method)法和超声辅助GRIM法、合成了不同立构规整度的聚3-己基噻吩(P3HT)。用GPC、紫外-可见光谱、红外光谱(FT-IR)和核磁共振谱(1H-NMR)对P3HT的分子结构和立构规整度进行了表征。结果表明,GRIM法合成的P3HT立构规整度高达93%,优于化学氧化法、格式反应法。在GRIM法的基础上引入超声辐照,使反应速率大幅度提高,反应30min后产率可达39%,同时P3HT的立构规整度得到进一步提高,高达到96%。

聚3-己基噻吩的合成及表征

采用KCTP(chain growth Kumada catalyst-transfer polycondensation)法合成了头尾相连的聚3-己基噻吩(HT-P3HT)。研究了催化剂1,3-双(二苯基膦)丙烷氯化镍[Ni(dppp)Cl2]的用量和促进剂氯化锂的加入对P3HT相对分子质量(Mr)及其分布的影响,利用1 H-NMR、GPC对P3HT结构及相对分子质量进行了表征。结果表明,所得P3HT具有高度的有序性。P3HT的相对分子质量及多分散系数(PDI)由单体2,5-二溴-3己基噻吩(1)与催化剂的摩尔比所决定。随着单体与催化剂摩尔比的增大,P3HT的相对分子质量成线性增大而多分散系数呈线性下降;当加入促进剂无水氯化锂而其他条件不变时,所得P3HT的相对分子质量变大而多分散系数变小。

Cu^2＋对不同相形态中聚3-己基噻吩光学性质的影响

用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱方法研究了Cu2+分别与稀溶液、分散液和薄膜三种体系中的聚3-己基噻吩(P3HT)的相互作用.结果表明,P3HT的相形态对其相互作用有重要影响.在四氢呋喃的稀溶液中,P3HT与Cu2+的溶剂化程度都很高,它们之间几乎不存在化学作用;在分散液中,P3HT形成聚集的颗粒,Cu2+的加入产生较弱的氧化掺杂,Cu2+部分进入到分散颗粒中;在P3HT的薄膜中,Cu2+使链的共轭长度变短,引起光吸收蓝移.

聚3-己基噻吩/氧化石墨烯复合材料的制备与光学性能研究

首先对氧化石墨烯(GO)进行酰氯化得到石墨烯酰氯(GO-Cl),再与3-噻吩甲酸反应形成石墨烯基噻吩(GOT),然后GOT与3-己基噻吩(3-HT)接枝共聚得到聚3-己基噻吩(P3HT)/GO复合材料(P3HT-g-GO)。通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)及元素分析(EDX)对产物进行了表征。用热重分析(TGA)研究了复合材料的热稳定性。用紫外吸收(UV-vis)、荧光发射光谱(AFS)、Z-扫描技术(Z-scan)初步研究了P3HT-g-GO的非线性光学特性(NLO)。结果表明,含有5%(wt,质量分数)GO的P3HT-g-GO紫外吸收相对于P3HT发生了16nm的红移。随着GO含量的增加,复合材料容易产生荧光猝灭现象。在相同的线性透过率下,复合材料的非线性吸收系数(18cm/GW)高于纯的P3HT(10cm/GW)和GO(9.2cm/GW),说明P3HT-g-GO具有良好的NLO特性。

3-己基噻吩与3-乙羧基噻吩电化学共聚与性能研究

研究了 3 己基噻吩单体及 3 己基噻吩与 3 乙羧基噻吩电化学共聚合成的合成原理、合成条件及方法。对 3 己基噻吩与 3 乙羧基噻吩电化学共聚物的电导率、导电稳定性、溶解度、相对分子质量及红外光谱特性进行了测试和分析。结果表明 ,共聚物较单体分子量增大 ,性能得到明显改善 。

聚3-己基噻吩-b-聚十六烷氧基联烯嵌段聚合物的制备及其场效应性能

以溴代十六烷、丙炔醇为原料通过取代反应、还原重排反应制备了十六烷氧基联烯,然后以氯化(三环己基膦)镍作为催化剂,通过控制加料顺序一锅制备了聚3-己基噻吩-b-聚十六烷氧基联烯的嵌段聚合物。通过核磁共振氢谱和体积排除色谱对产物进行了表征和确证。对聚3-己基噻吩-b-聚十六烷氧基联烯嵌段聚合物的热学性能、光学性能及电学性能进行了研究。差示扫描量热法和热重分析结果表明,嵌段共聚物具有两个玻璃化转变温度及两个热分解温度,说明其具有明显相分离。以嵌段共聚物为半导体活性材料,制备了场效应晶体管器件。使用热退火对器件进行热处理,发现迁移率随退火温度的上升而提高。器件在200℃退火温度下的平均迁移率为7.03×10^(-4)cm^2·V^(-1)·s^(-1),最大迁移率为1.3×10^(-3)cm^2·V^(-1)·s^(-1),阈值电压为5.44 V。

聚(3-己基噻吩)作为光谱增感层在有机太阳电池光谱响应增强中的应用

报道了利用聚(3-己基噻吩)(P3HT)作为前置缓冲层来弥补(4,8-双-(2-乙基己氧基)-苯并[1,2-b:4,5-b]二噻吩)-(4-氟代噻并[3,4-b]噻吩(PBDT-TT-F):[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)共混体相异质结(BHJ)电池对450-600nm处光谱响应不足的新的器件结构设计思路.光谱带隙为1.8eV的PBDT-TT-F在550-700nm处有很强的光谱吸收,在有机太阳电池器件上有很好的应用潜能.但其在350-550nm处的吸收不强,影响了器件对太阳光谱的利用效率.与此相比,P3HT薄膜的光谱吸收主要在450-600nm范围内,同PBDT-TT-F形成良好的互补关系.新设计的器件外量子效率(EQE)研究结果表明,利用P3HT作为前置缓冲层可以与PBDT-TT-F:PC61BM薄膜中的PC61BM形成平面异质结,从而拓展了器件在450-600nm处的光谱响应范围,实现光谱增感作用.优化P3HT的厚度为20nm左右,器件对外输出的短路光电流密度从11.42mA·cm-2提高到12.15mA·cm-2,达到了6.3%的提升.

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。

溶剂沸点对聚(3-己基噻吩)薄膜内链结构与分子取向的影响

以聚(3-己基噻吩)(P3HT)为研究对象,借助荧光相关光谱、紫外-可见光谱和掠角红外光谱考察了溶剂性质对旋涂膜内P3HT的链结构与分子取向的影响。结果表明:溶液中P3HT的分子链构象受溶解度的影响,当P3HT溶解在溶解性好的良溶剂中时,链构象更伸展;固体薄膜内P3HT的物理结构却不受其在溶剂中溶解度大小的影响而具有沸点依赖性,溶解在高沸点溶剂中的P3HT旋涂后,薄膜内P3HT主链平面性与π-π相互作用均得到提高;此外,溶剂沸点的增加导致分子取向由"面朝上"方式转变为"边朝上"方式。

外场对聚(3-己基噻吩)溶液结晶行为的影响

以聚(3-己基噻吩)(P3HT)为研究对象,借助紫外-可见光谱与原子力显微镜,详细考察了旋转剪切场、紫外光照射、超声处理3种外场对P3HT/混合溶剂(CHCl3-CH2Cl2)体系结晶行为的影响,此外,还研究了P3HT溶液结晶的"记忆效应"。研究表明:旋转场能够显著提高P3HT的结晶度,而紫外光照射和超声处理易使溶液中分子链的活动性增加,对结晶性的影响不显著;施加外场并没有改变溶液中纳米线的聚集形式,仍为H聚集;P3HT溶液的初始态不同,其结晶过程中的晶体微结构及形貌也会发生变化。