新型共轭导电聚合物的化学合成及性能表征

摘要

目前，研究人员将研究重点主要放在了供体（Donor）受体(Acceptor)型（即：D-A型）共轭导电聚合物上，供受体法通常用于减小聚合物的禁带值及解决聚合物的溶解度等问题。本文主要研究的是 D-A/D-A-D 型聚合物，通过设计并合成了八种新型共轭导电聚合物，之后对聚合物采用循环伏安法（CV）、密度泛函理论计算（DFT）、UV-vis-NIR光谱法、动力学研究法、色度法和热重分析法等进行性能表征。根据所得数据，可以分析聚合物结构单元对性质的影响。 以十二烷基苯并三氮唑和苯并噻二唑作受体（A），以噻吩及其衍生物作供体（D）合成出共轭导电聚合物P(TBT-F-TBTh)和P(TBT-TBTh)。对聚合物的表征可知，两聚合物在外加电场作用下颜色变淡，亮度变大，P(TBT-F-TBTh)和 P(TBT-TBTh)的光学禁带分别为1.59 eV和1.50 eV，P(TBT-TBTh)在610 nm处，光学对比度34.1%，响应时间1.3 s，着色效率128.9 cm2C-1；在1550 nm处，光学对比度为76.7%，响应时间1.1 s，着色效率258.5 cm2C-1。 以苯并噻二唑衍生物作受体，含噻吩及咔唑供体单元的共聚物 P(ThC-OBT)，含噻吩及芴供体单元的共聚物 P(ThF-OBT) ，含 EDOT 及咔唑供体单元的共聚物P(DOTC-OBT)，含EDOT及芴供体单元的共聚物P(DOTF-OBT)被成功合成出。对它们表征可知，外加电压作用时，P(ThC-OBT)和 P(ThF-OBT)由淡紫红色变为灰绿色，P(DOTC-OBT)和 P(DOTF-OBT)由金黄色变为墨绿色；四中聚合物在光学带隙依次为1.87 eV、1.93 eV、2.16 eV、2.07 eV，四种物质在近红外区光学对比度大、响应时间短、着色效率高。 含苯并三氮唑、咔唑和苯并噻二唑单元的P1和含苯并三氮唑、芴和苯并噻二唑单元的P2是由三种单体物质利用Suzuki偶联反应原理聚合而成。表征结果显示，P1光学带隙为1.96 eV，P1光学带隙为1.95 eV，在外加电压作用下，P1和P2都由胭脂红色变成了绿色，在可见光区光学对比度为33%和26%，响应时间为1.6 s和3.5 s，着色效率为78.8 cm2C-1和87.9 cm2C-1；在近红外区光学对比度分别为50.9%和51.4%，响应时间为1.5 s和2.8 s，着色效率为243.4 cm2C-1和230.2 cm2C-1，两聚合物降解温度都在300℃。

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