有机光电器件基材的表面修饰与功能化

摘要

有机分子对固体表面，例如半导体，玻璃，金属和聚合物表面进行功能化修饰和改性是最近几年研究的热点。充分选择适合的有机分子与表面结合，就可以改变表面原有的机械和结构性能，同时还能表现出表面原来所没有的丰富的光电物理化学行为，可以应用于诸如电致发光、化学与生物传感、离子检测、信息存储、光纤放大器、催化等领域。本文基于这样的背景，以有机光电器件基材---硅和ITO表面作为研究的对象，利用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（3-aminopropyltriethoxysilane，APTES）的“分子桥梁”作用，把寡聚芴分子和发光金属配合物与硅表面和ITO表面键联到一起，丰富了表面与界面等理论，同时还提出了一种制备光电器件的新方法。
　　具体内容摘要如下:
　　1.对硅表面和ITO表面进行预处理之后，在其表面上形成一层致密的Si-OH，进一步与一端带有水解基团的硅烷偶联剂反应，这样就将另外一端带活性官能团的硅烷偶联剂通过牢固的硅氧键固定在硅表面和ITO表面。通过有机合成，获得一端带溴活性基团、共轭长度在1-3之间的寡聚芴分子。通过寡聚芴分子与硅烷偶联剂之间的反应，将寡聚芴成功地嫁接到硅表面和ITO玻璃的表面。
　　通过光电子能谱(XPS)、傅立叶转换红外(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)等手段，对嫁接寡聚芴分子的硅表面和ITO表面进行了化学结构、形貌的表征。同时，应用循环伏安法(CV)对嫁接寡聚芴分子后的ITO表面的电化学性能进行了测试比较，证实了通过硅烷偶联剂这一方法可以将寡聚芴分子嫁接在硅表面和ITO表面。
　　上述方法实现了寡聚物分子在硅表面和ITO表面的成功嫁接，也同样适用于其他有机共轭体系，如噻吩、咔唑等，是制备有机光电器件如有机电致发光器件、有机场效应晶体管等的新方法。
　　2.对硅表面和ITO表面进行预处理之后，在其表面上形成一层致密的Si-OH,进一步与一端带有水解基团的硅烷偶联剂反应，这样就将另外一端带活性官能团的硅烷偶联剂通过牢固的硅氧键固定在硅表面和ITO表面。通过有机合成，获得含有溴代长链烷烃取代基的联吡啶。通过联吡啶配体与硅烷偶联剂的反应以及联吡啶配体和发光金属配合物之间的配位反应，把发光金属配合物成功地引入到硅表面和ITO表面。
　　通过光电子能谱(XPS)、傅立叶转换红外(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)等手段，对嫁接发光金属配合物的硅表面和ITO表面进行了化学结构、形貌的表征。同时还应用了循环伏安法(CV)对嫁接了发光金属配合物的ITO表面的电化学性能进行了表征，并且还通过荧光发射的研究和荧光显微镜的观测，证实了通过硅烷偶联剂这一方法实现了发光金属配合物在硅表面和ITO表面的嫁接。
　　上述方法实现了发光金属配合物在固体表面的嫁接，是制备有机光电器件的一种新方法。

目录

摘要

第1章 选题背景

1．1 引言

1．2 有机分子对有机光电器件基材表面改性的研究

1．2．1 有机分子对硅表面改性的研究

1．2．2 有机分子对ITO表面改性概述

1．3 硅烷偶联剂在表面改性中的应用简介

1．3．1 硅烷偶联剂的结构和性能

1．3．2 硅烷偶联剂的作用机理

1．3．3 硅烷偶联剂在表面改性中的应用

1．4 表面通过硅烷偶联剂嫁接有机／无机分子概述

1．4．1 表面生长聚合物刷

1．4．2 表面生长纳米粒子

1．4．3 表面生长纳米晶

1．5 论文选题的目的和意义

第2章 基材表面嫁接寡聚芴分子

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂与仪器测试

2．2．2 预嫁接分子的合成

2．2．3 硅和ITO表面嫁接寡聚芴分子

2．3 结果与讨论

2．3．1 硅表面和ITO表面嫁接寡聚芴分子的过程

2．3．2 表面化学结构表征

2．3．3 硅表面和ITO表面嫁接寡聚芴分子的表面形貌研究

2．3．4 电化学分析

2．4 本章小结

第3章 基材表面嫁接发光稀土铕配合物

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂与仪器测试

3．2．2 预嫁接分子的合成

3．2．3 硅和ITO表面嫁接铕配合物

3．3 结果与讨论

3．3．1 硅和ITO表面嫁接铕配合物的过程

3．3．1 表面化学结构分析

3．3．2 硅和ITO表面嫁接铕配合物的表面形貌研究

3．3．3 电化学分析

3．3．4 荧光性质研究

3．4 本章总结

第4章 ITO玻璃表面嫁接重金属铱配合物

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂与仪器测试

4．2．2 预嫁接分子的合成

4．2．3 铱配合物[Ir(ppy)2(bpyBr)](PF6)的合成

4．2．4 在ITO玻璃表面嫁接铱配合物

4．3 结果与讨论

4．3．1 ITO表面嫁接铱配合物的过程

4．3．2 表面化学结构分析

4．3．3 ITO玻璃表面嫁接铱配合物的表面形貌研究

4．3．4 电化学分析

4．3．5 荧光特性

4．4 本章小结

第5章 总结

参考文献

缩写符号说明

硕士期间的科研成果

致谢

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