聚对苯乙炔（PPV）/酞菁复合材料的研制

摘要

聚对苯乙炔(PPV)是研究最早、最有商业化前景的一类聚合物材料，因其优异的电子传输性能，目前已经广泛应用于有机电致发光器件、太阳能电池等领域。但由于其光吸收范围同太阳光中大部分光子能量的所在波段不相匹配，导致其光电转化效率低下。本文通过引入酞菁提高了它的光敏性，进而提高了光电导性能。 本文以苯乙酰氯为原料合成了可溶性的聚苯乙酰，核磁共振氢谱(H-NMR)和红外光谱研究表明产物聚苯乙酰分子中存在烯醇式结构。聚苯乙酰在DMF、甲苯、氯仿、乙醇等溶剂中具有良好的溶解性。 采用苯酐-尿素溶剂法合成了酰胺酞菁锌，经盐酸酸化反应得到了羧基酞菁锌，在此基础上进行酰氯化，制备了高活性的酰氯酞菁锌。紫外-可见光谱和荧光光谱研究表明：羧基酞菁锌和酰氯酞菁锌均有酞菁B带和Q带特征吸收峰，两者荧光发射波长分别为498nm和441nm。 以聚苯乙酰和酰氯酞菁锌为原料制备了部分嫁接型的酞菁锌-聚对苯乙炔(ZnPc-PPV)，有效扩展了材料在紫外-可见光区的吸收。研究了不同配比对产物成膜性和光电导性能的影响。结果表明，ZnPc-PPV薄膜有良好的成膜性和光电导效应，且当聚苯乙酰与酰氯酞菁锌以质量比4:1反应时所得产物的光电导性能最佳，光电导是暗电导的3.6倍。相关工作未见报道。 通过在ZnPc-PPV中加入胺基酞菁锌(TAZnPc)，制备了ZnPc-PPV/TAZnPc复合膜，讨论了添加剂添加量对复合膜性能的影响。复合材料具有较好的成膜性，当TAZnPc同ZnPc-PPV以质量比为3:10时制备的复合膜光电导性能最佳，光电导是暗电导的12倍，表明该类复合材料具有良好的光电导效应和潜在的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1聚对苯乙炔(PPV)概述

1.2 PPV类聚合物的合成

1.2.1前聚物法

1.2.2强碱诱导的去卤缩合法

1.2.3电化学聚合法

1.3 PPV类聚合物的设计

1.3.1引入不同结构的侧基

1.3.2主链结构的改性

1.3.3交联

1.3.4共混复合

1.4酞菁概述

1.4.1酞菁的物理化学性质

1.4.2酞菁的合成方法

1.5酞菁的应用

1.6本课题的研究现状、目的及意义

第二章聚苯乙酰的合成及其性质

2.1聚苯乙酰的制备

2.2聚苯乙酰的测试与表征

2.3结果与讨论

2.3.1 H-NMR谱分析

2.3.2红外光谱分析

2.3.3质谱分析

2.3.4紫外-可见吸收光谱分析

2.3.5荧光光谱分析

2.3.6荧光量子效率

2.4本章小结

第三章酰氯酞菁锌的合成及其表征

3.1酞菁锌的制备

3.1.1酰胺酞菁锌的制备

3.1.2羧基酞菁锌的制备

3.1.3酰氯酞菁锌的制备

3.2酞菁锌的测试与表征

3.3结果与讨论

3.3.1红外光谱分析

3.3.2紫外-可见吸收光谱分析

3.3.3荧光光谱分析

3.4本章小结

第四章ZnPc-PPV薄膜的制备及其性质

4.1 ZnPc-PPV薄膜的制备

4.1.1 ZnPc-PPV原料的制备

4.1.2 ZnPc-PPV薄膜的制备

4.2 ZnPc-PPV的测试与表征

4.3结果与讨论

4.3.1 H-NMR谱分析

4.3.2红外光谱分析

4.3.3紫外-可见吸收光谱分析

4.3.4荧光光谱和荧光量子效率

4.3.5 ZnPc-PPV薄膜的形貌

4.3.6 XRD分析

4.3.7 ZnPc-PPV薄膜的光电导性能

4.4本章小结

第五章znPc-PPV/TAZnPc复合膜的制备及光电性能

5.1 ZnPc-PPV/TAZnPc复合膜的制备

5.2 ZnPc-PPV/TAZnPc复合膜的表征

5.3结果与讨论

5.3.1紫外-可见吸收光谱分析

5.3.2荧光光谱和荧光量子效率

5.3.3 ZnPc-PPV/TAZnPc复合膜的形貌

5.3.4 XRD分析

5.3.5 ZnPc-PPV/TAZnPc复合膜的光电导性能

5.4本章小结

第六章结论

参考文献

附录

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

致谢