对称烷氧基取代聚对苯乙炔衍生物/碳纳米管复合材料的制备及其光电性能

摘要

本文以对苯二酚和对羟基苯甲醚为原料，采用含氯前聚物法合成三类烷氧基取代聚对苯乙炔衍生物(ROPPV)：①两种对称烷氧基取代的聚对苯乙炔衍生物：聚(2，5-二丁氧基)对苯乙炔(PDBOPV)和聚(2,5-二己氧基)对苯乙炔(PDHOPV)；②两个体系的烷氧基取代聚对苯乙炔共聚物：(2,5-二己氧基)对苯乙炔-co-(2-甲氧基-5-丁氧基)对苯乙炔共聚物(P(DHOPV-co-MOBOPV))和(2,5-二己氧基)对苯乙炔-co，(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔共聚物(P(DHOPV-co-MOCOPV);③聚(2,5-二丁氧基)对苯乙炔/多壁碳纳米管复合材料(PDBOPV/MWCNTs)。 利用FT-IR、Raman、1H NMR、UV-Vis、XRD、TG、DSC、HRTEM、SEM、元素分析和荧光光谱等方法对所合成的材料进行结构和发光性能的表征。研究了侧链烷氧基链长、侧基组成和半导体纳米粒子对聚合物的溶解性，形貌，稳定性和发光特性的影响。 实验结果表明烷氧取代基的引入显著改善了PPV在一般有机溶剂中的可溶性。含有对称烷氧取代基的PPV，随取代基链长的增加，提高了其可溶性，降低了其热稳定性。PPV衍生物的发光谱和吸收谱峰值受烷氧基供电子效应的影响而出现红移，烷氧基长度增加则红移幅度增大。由于烷氧取代基空间位阻效应对聚合有影响，且不对称取代基空间位阻较小，有利于聚合。所以不对称烷氧基取代PPV衍生物前驱物所占摩尔比越大，共聚物聚合得越好。 PDBOPV中掺杂碳纳米管，改善了复合材料的化学稳定性、热稳定性，溶解性以及发光特性，且形成了PDBOPV包覆碳纳米管的核壳结构。在复合材料中碳纳米管和聚合物相互作用产生两种效应：量子尺寸效应和电荷转移效应。通过这两种效应的共同竞争，降低复合材料的能带宽度，使其吸收光谱和发射光谱的峰值发生移动。

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摘要

中文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2 PPV及其衍生物在发光领域中的研究进展

1.2.1共轭聚合物发光的能带结构

1.2.2共轭聚合物的发光机制

1.2.3 PPV及其衍生物材料的合成研究

1.3 PPV及其衍生物的主要合成方法

1.3.1 Wessling前聚物法

1.3.2 Witting缩合聚合反应

1.3.3含氯前聚物法

1.3.4电化学聚合法

1.4 PPV及其衍生物的应用前景

1.5本论文工作

第2章聚(2,5-二丁氧基)对苯乙炔和聚(2,5-二己氧基)对苯乙炔的合成和发光性能研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验原料和仪器

2.2.2聚(2,5-二丁氧基)对苯乙炔和聚(2,5-己氧基)对苯乙炔的合成

2.3对称烷氧基取代聚对苯乙炔的中间产物的表征和分析

2.3.1聚(2,5-二丁氧基)对苯乙炔中间产物的表征和分析

2.3.2聚(2，5-己氧基)对苯乙炔中间产物的表征和分析

2.4对称烷氧基取代聚对苯乙炔的表征和性能研究

2.4.1 PDBOPV和PDHOPV的红外光谱分析

2.4.2 PDBOPV和PDHOPV的热性能分析

2.4.3 PDBOPV和PDHOPV的微观形貌分析

2.4.4 PDBOPV和PDHOPV的X-射线粉末衍射分析

2.4.5 PDBOPV和PDHOPV的紫外-可见吸收光谱分析

2.4.6 PDBOPV和PDHOPV的光致发光性能

2.4.7 PDBOPV和PDHOPV的光学禁带宽度

2.5小结

第3章对称烷氧基取代和不对称烷氧基取代聚对苯乙炔共聚物的合成和发光性能研究

3.1引言

3.2 1,4双氯甲基-2,5-二己氧基苯和1,4-双氯甲基-2-甲氧基-5-丁氧基苯的共聚(P(DHOPV-co-MOBOPV))和发光性能研究

3.2.1实验部分

3.2.2 P(DHOPV-co-MOBOPV)共聚物的表征和性能研究

3.2.3 小结

3.3 1,4双氯甲基-2,5-二己氧基苯和1,4-双氯甲基-2-甲氧基-5-辛氧基苯的共聚P(DHOPV-co-MOCOPV)和发光性能研究

3.3.1实验部分

3.3.2 P(DHOPV-co-MOCOPV)共聚物的表征和发光性能研究

3.3.3小结

3.4本章总结

第4章聚(2,5-二丁氧基)对苯乙炔/多壁碳纳米管复合材料的制备和发光性能研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1实验原料和仪器

4.2.2多壁碳纳米管(MWCNTs)的纯化

4.2.3 1,4-双(氯甲基)-2,5-二丁氧基苯的制备

4.2.4聚(2，5-二丁氧基)对苯乙炔/碳纳米管(PDBOPV/MWCNTs)复合材料的合成

4.3聚(2，5-二丁氧基)对苯乙炔/多壁碳纳米管碳纳米管(PDBOPV/MWCNTs)复合材料的表征和发光性能研究

4.3.1 PDBOPV/MWCNTs复合材料的红外光谱分析

4.3.2 PDBOPV/MWCNTs复合材料的拉曼光谱分析

4.3.3 PDBOPV/MWCNTs复合材料的微观形貌

4.3.4 PDBOPV/MWCNTs复合材料的热失重分析

4.3.5 PDBOPV/MWCNTs复合材料的X-射线粉末衍射分析

4.3.6 PDBOPV/MWCNTs复合材料的紫外-可见吸收光谱分析

4.3.7 PDBOPV/MWCNTs复合材料的荧光光谱

4.3.8 PDBOPV/MWCNTs复合材料的光学禁带宽度

4.4 小结

结论

参考文献

攻读学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

个人简历