基于苯乙烯和苯并噻二唑共聚场效应发光高分子材料的设计合成及性能研究

共轭高分子材料由于其优异的光电性能和可溶液加工等特性在有机光电器件中具有重要应用.本工作采用Stille偶联和Suzuki聚合反应,合成了两个由经典发光基元苯乙烯片段和共轭吸电子结构基元苯并噻二唑共聚的高分子材料聚(1,2-双(2,5-双(异辛氧基)亚苯基亚乙烯基-2,1,3-苯并噻二唑))(PVBT)和聚(1,2-双(2,5-双(正辛氧基)亚苯基亚乙烯基-2,1,3-苯并噻二唑))(nPVBT).通过凝胶渗透色谱(GPC)、元素分析及差式扫描量热法(DSC)对PVBT和n PVBT两种高分子材料的结构及热稳定性进行表征,结果表明它们均具有良好的热稳定性,分解温度约380℃.由于烷氧基链的存在,两个材料具有良好的溶解性及成膜加工性.PVBT和n PVBT均表现出优异的发光特性,最大发射波长在590~605nm范围,溶液下荧光量子产率为23%~35%,固态薄膜下量子产率为12%~20%.以这两个高分子材料薄膜作为活性层,所制备的顶栅-底接触型有机场效应晶体管器件显示出典型的p型电荷传输性能,空穴迁移率可达1.1×10^-4cm^2·V^-1·s^-1,开关比为10^3~10^4.本研究为发展高性能光电集成高分子材料提供了新思路,有望推动有机光电集成器件的研究.

新型萘/苝酰亚胺取代丁二炔衍生物的合成及拓扑聚合

经5步反应制备了萘/苝酰亚胺取代的端炔和碘炔单体,通过Sonagashira偶联反应合成了2个新型对称丁二炔单体浅黄色粉末2-[4-(4-{4-[7-(庚-3-基)-1,3,6,8-四氧亚基-1,2,3,6,7,8-六氢异喹啉并[6,5,4-def]异喹啉-2-基]苯基}丁-1,3-二炔基)苯基]-7-(辛-4-基)-1,2,3,6,7,8-六氢异喹啉并[6,5,4-def]异喹啉-1,3,6,8-四酮(diNDI)和暗红色粉末2-[4-(4-{4-[1,3,8,10-四氧亚基-9-(二十三烷-12-基)-1,2,3,8,9,10-六氢异喹啉并[6',5',4':9,1,2]蒽并[6,5,10-def]异喹啉-2-基]苯基}丁-1,3-二炔基)苯基]-9-(二十三烷-12-基)-1,2,3,8,9,10-六氢异喹啉并[6',5',4':9,1,2]蒽并[6,5,10-def]异喹啉-1,3,8,10-四酮(diPDI),产率分别达60%和70%.由于NDI和PDI基元的强吸电子作用,diNDI和diPDI表现较低的最低未占分子轨道(LUMO)能级,分别为‒3.80和‒3.70 eV.单晶数据表明,萘酰亚胺基元的分子间氢键及π-π作用对diNDI分子堆积结构起主导作用,diNDI呈层状堆积模式.由差示扫描量热(DSC)实验结果可知,diNDI丁二炔经加热可发生固态聚合.加热条件下diNDI的紫外-可见吸收光谱及原位拉曼光谱特征峰以及在波长532 nm激光强度为10%的辐照条件下原位拉曼光谱特征峰的变化均表明diNDI微纳晶发生了非常规的1,4-加成聚合,并且新生成的共轭主链是无序的,同时发现激光辐照条件下更易促进聚合反应.

附生结晶调控有机高分子半导体材料聚集态结构与性能

高质量共轭高分子半导体晶体材料的制备对于其基础物性的研究和高性能有机光电器件的构筑具有至关重要的意义.但是高分子材料存在本征分子量大、呈分散性、链间易于缠结等特征,导致其高度有序共轭高分子聚集体的制备面临巨大挑战.本文立足于有机高分子半导体材料聚集态结构与性能调控,在传统溶液组装策略的基础上,介绍了新型取向结晶策略,重点探讨了附生结晶的影响因素以及附生结晶在调控有机高分子半导体材料聚集态结构与性能方面的优势,并对目前附生结晶存在的问题进行了总结与展望.