芴炔与苯并噻二唑及其衍生物发光共聚物的合成及性能研究

摘要

聚芳炔(PAEs)是一类含有芳基的三键共轭聚合物。这类聚合物通常由芳基和炔基交替共聚组成。大多数具有刚性和线性结构。更重要的是它具有较高载流子迁移率和高效率的发光特性，可应用于高分子电致发光器件(PLED)和光伏电池。但是由于目前的PAEs的外量子效率低，因此合成高效率的PAEs聚合物就成为目前研究的一大挑战。 调节共轭聚合物的颜色有很多方式。其中在聚合物主链上引入窄带隙单元是调节聚合物发光颜色的一种重要的途径。当窄带隙成分含量少于50mol％时，每一个窄带隙单元两边都会连上一个宽带隙的单元，这样，窄带隙的单元就成为载流子俘获陷阱，使宽带隙单体上的激发能有效转移到窄带隙单体上，从而实现对聚合物发光颜色的调控。 本文的目的在于合成高效率的PAEs聚合物。主要采用Heck-Cassar-Sonogashira-Hagihara(HCSH)偶合方法合成了芴炔与几种窄带隙单体(2，1，3-苯并噻二唑(BT)、4，7-二噻吩-2，1，3-苯并噻二唑(DBT)、4，7-二(4-己基噻吩)-2，1，3-苯并噻二唑(DHTBT))的共聚物。芴炔与DBT共聚物的最大电致发光(EL)外量子效率为0.43％，流明效率为0.12cd/A。PFE-BT1器件的外量子效率为0.05％。PFE-DHTBT1制作的器件外量子效率为0.11％。在DBT的4-位上引入烷基链合成了DHTBT，希望烷基链的引入能提高其外量子效率。但试验结果表明外量子效率并没有因为烷基链的加入而有明显的改善。这可能解释为，在芴的共聚物体系中，由于芴的不共面性，4-位烷基链的空间位阻效使得体系的共轭长度变短，分子内的能量转移就更加有效。所以PFO-DHTBT的外量子效率相对于PFO-DBT大大的提高了。而芴炔共聚物体系中，由于芴炔的共平面性好，4-位烷基链的空间位阻效应对体系的影响不大。所以PFE-DHTBT相对于PFE-DBT，其外量子效率并没有明显的改善。所有器件的结构为ITO/PEDT/PVK/Copolymers/Ba/Al。对器件性能的研究表明，聚芴主链中的芳杂环单元作为强大的激子陷阱使能量从芴炔单元向杂环单元发生有效的转移。这一结果证明在宽带隙聚合物的主链中引入少量窄带隙单元可以在调节发光颜色的同时提高量子效率。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1有机电致发光的发展概况

1.2电致发光器件的结构(LED)与发光机理

1.2.1电致发光器件(LED)的结构

1.2.2发光机理

1.2.3聚合物LED的发光效率

1.2.4寿命和稳定性

1.3聚合物电致发光材料

1.3.1聚对苯乙炔（PPV）及其衍生物

1.3.2聚噻吩及其衍生物

1.3.3聚对苯（PPP）及其衍生物

1.3.4聚芴(PF)及其衍生物

1.4主要的聚合方法

1.4.1化学氧化聚合法

1.4.2有机金属催化的脱卤缩合法

1.4.3 Suzuki偶合反应

1.4.4 Stille偶合反应

1.4.5 Heck-Cassar-Sonogashira-Hagihara反应(HCSH反应)

1.5本论文的研究目的和意义

第二章芴炔撑与2，1，3-苯并噻二唑共聚物的合成与性能

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1原料与试剂

2.2.2单体的合成

2.2.3聚合物的合成

2.2.4器件制备及其发光性能测试

2.3结果与讨论

2.3.1共聚物的合成及性能

2.3.2共聚物的吸收特性

2.3.3共聚物的电化学性能

2.3.4共聚物的光致发光性能

2.3.5共聚物PFE-BT的电致发光特性

2.4本章小结

第三章芴炔撑与4，7-二噻吩-2，1，3-苯并噻二唑共聚物的合成与性能

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1原料与试剂

3.2.2单体的合成

3.2.3聚合物的合成

3.3结果与讨论

3.3.1共聚物的合成及性能

3.3.2共聚物吸收特性

3.3.3共聚物的电化学性能

3.3.4共聚物的光致发光性能

3.3.5共聚物的电致发光特性

3.4本章小结

第四章芴炔撑与4，7-二(4-己基噻吩)-2，1，3-苯并噻二唑共聚物的合成与性能

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1原料与试剂

4.2.2单体的合成

4.2.3聚合物的合成

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的与学位论文人容相关的学术论文论文

致谢