窄能隙共轭聚合物:聚[(3-烷基)噻吩-2,5]-取代苯甲烯衍生物的合成与表征

合成了 3 -丁基噻吩和 3 -辛基噻吩 ,并分别与对硝基苯甲醛和对二甲氨基苯甲醛进行聚合反应得到了具有极低能隙的聚 ( 3 -丁基噻吩 )对硝基苯甲烯 ( PBTNBQ)、聚 ( 3 -丁基噻吩 )对二甲氨基苯甲烯( PBTDMABQ)和聚 ( 3 -辛基噻吩 )对二甲氨基苯甲烯 ( POTDMABQ) .采用红外光谱、核磁共振氢谱和紫外 -可见吸收光谱确认了产物的结构 ,发现中间产物聚 ( 3 -烷基 )噻吩取代苯甲烷衍生物中存在部分醌化产物 .根据 Eg 与入射光子能量 hν的关系 ,采用 2种模型计算了 3种聚合物薄膜的光学禁带宽度为 PBTNBQ1 .63 ,1 .84e V;PBTDMABQ1 .44,1 .75 e V和 POTDMABQ1 .3 2 ,1 .69e V,属窄能隙共轭聚合物 .

聚(3-丁基噻吩)对硝基苯甲烯的合成及表征

为了改善聚噻吩甲烯的溶解性,在噻吩的3位引入丁基制备了3-丁基噻吩,并与对硝基苯甲醛聚合,得到了聚(3-丁基噻吩)对硝基苯甲烷(PBTNB),然后在四氯苯醌的作用下进行脱氢反应制得了溶解性和成膜性优良的目标产物聚(3-丁基噻吩)对硝基苯甲烯(PBTNBQ).3-丁基噻吩、PBTNB和PBTNBQ的结构通过红外光谱及核磁共振氢谱得到了确认.PBTNB的红外光谱上1650cm-1处的吸收峰和紫外-可见吸收光谱中300～600nm的吸收峰都说明了PBTNB中存在有一定的醌式成分.热质量分析表明,PBTNBQ可耐220℃的高温.X射线衍射和透射电镜分析表明,PBTNBQ是一种均匀的完全非晶材料.

聚{(3-乙酰基)吡咯-[2,5-二(对硝基苯甲烯)]}的合成与表征

通过五步法合成了一种新型窄能隙(Eg在178~194eV之间)、大π共轭高分子———聚{(3乙酰基)吡咯[2,5二(对硝基苯甲烯)]}(PAPNBE).采用氢核磁共振谱、傅利叶红外光谱、紫外可见光谱、分光光度计等分析手段对反应中间产物、聚合物PAPNBE及其前聚物聚{(3乙酰基)吡咯[2,5二(对硝基苯甲烷)]}(PAPNBA)进行了分析.经浓硫酸掺杂后,PAPNBE的电导率(27×10^(-6)S cm)提高了3个数量级进入了半导体的范畴.此外,对PAPNBE在有机溶剂中的溶解度进行了测定。

聚{(3-乙酰基)吡咯-[2,5-二(对辛氧基苯甲烯)]}的合成与表征

合成了一种新型含有推-拉电子基团、可溶性的聚吡咯衍生物-聚{(3-乙酰基)吡咯-[2,5-二(对辛氧基苯甲烯)]}(PAPDOOBE)。并通过FT-IR、1 H NMR、UV-Vis、TG和CV等分析手段对聚合物结构和性能进行了分析。UV-Vis谱表明PAPDOOBE的光学禁带宽度(Eg)为1.44eV。循环伏安特性曲线(C-V)表明,该聚合物膜电极在0.1mol/L LiClO4的乙腈溶液中、-1~1V的电压间存在氧化还原反应;在100mV/s的扫描速率下,其氧化还原反应的峰电位分别为-0.21和-0.53V。该聚合物的TG谱显示聚合物的热分解温度为168℃。

聚{(3-乙酰基)吡咯-[2,5-二(对丁氧基苯甲烯)]}的合成与表征

合成了一种新型含有推-拉电子基团的聚吡咯衍生物——聚{(3-乙酰基)吡咯-[2,5-二(对丁氧基苯甲烯)]}(PA-PDBOBE)。通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振(^(1)H-NMR)、紫外光谱(UV-Vis)、热重分析(TG)和循环伏安(CV)测试等分析手段对聚合物结构和性能进行了分析。UV-Vis谱表明,PAPDBOBE的光学禁带宽度(E_(g))为1.51 eV。该聚合物的TG谱显示聚合物的热分解温度为165℃。循环伏安特性曲线(CV)表明,该聚合物膜电极在LiClO_(4)乙腈溶液中-1 V~1 V的电压间有氧化还原反应,其氧化还原反应的峰电位分别为0.52 V和-0.51 V。

新型水溶性聚[(3-辛酰基吡咯-2,5-二)对二甲氨基苯甲烯]的合成、表征及性能研究

合成一种新型含推 -拉电子基团的大π共轭高分子聚 [( 3 -辛酰基吡咯 -2 ,5 -二 )对二甲氨基苯甲烯 ]( POPDMABE) .用氢核磁共振谱、傅里叶红外光谱、紫外 -可见光谱等分析手段对聚合物 POPDMABE进行了结构表征 .该聚合物易溶于多种极性有机溶剂和酸性水溶液 ,易于加工 .热重分析表明 ,POPDMABE可耐 1 80℃的高温 .通过 X射线衍射和透射电镜研究表明 ,POPDMABE以晶态和无定形态共存 .光致发光光谱表明 ,在 3 60 nm的紫外光激发下 。

聚{(3-辛酰基)吡咯-[2,5-二(对硝基苯甲烯)]}的合成与表征

先用三步法合成了3-辛酰基吡咯单体,再通过3-辛酰基吡咯单体与对硝基苯甲醛的缩聚反应及醌化处理首次合成了一种新型窄能隙(Eg=1.451eV~1.790eV)、大π共轭高分子——聚{(3-辛酰基)吡咯-[2,5-二(对硝基苯甲烯)]}(POPNBE)。结果表明,该聚合物易溶于多种极性有机溶剂。采用氢核磁谱、红外光谱、紫外-可见-近红外光谱、分光光度计等分析手段对中间产物、聚合物POPNBE及其前聚物聚{(3-辛酰基)吡咯-[2,5-二(对硝基苯甲烷)]}(POPNBA)进行了分析。通过碘和浓硫酸(98%)掺杂处理,POPNBE的电导率提高了3~4个数量级,分别为3.5×10^(-6)S/cm和7.2×10^(-6)S/cm。

聚3-烷基噻吩系列物的合成与表征

采用Fe(III)催化剂合成法合成聚3-丁基噻吩(P3BT)、聚3-己基噻吩(P3HT)和聚3-十二烷基噻吩(P3DDT)。用GPC和1 H-NMR对所合成的聚合物的相对分子质量和结构进行表征,用SEM对所合成的聚合物的表面形貌进行观察,并用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究3种聚合物氯仿溶液的光学性能。结果表明,用该方法合成的聚合物以非晶态形式存在;具有较高的相对分子质量;在氯仿溶液中,P3BT、P3HT、P3DDT的最大吸收峰分别为:436nm、437nm和430nm,最大发射峰分别为570.0nm、581.2nm和573.8nm。综合分析发现P3HT更适于用做聚合物太阳能电池材料。