苝酰亚胺类化合物的溶解及其薄膜的电化学制备

摘要

溶液电沉积法是一种具有沉积时间短,可以在常温沉积和沉积物在基底上附着力高等优点的制备有机半导体薄膜的方法。显然,制备可以用于电沉积的难溶有机半导体化合物的溶液(如苝酰亚胺类化合物PTCDI)是实现上述目的的关键。本文利用苝酰亚胺与水合肼反应生成苝酰亚胺PTCDI-？？和PTCDI2-自由基阴离子,达到苝酰亚胺增溶的目的,以此来实现苝酰亚胺薄膜的电化学方法制备。通过苝酰亚胺在不同溶剂中的溶解来选择最佳溶剂,之后以此溶剂为实验溶剂,通过改变苝酰亚胺的浓度,紫外可见测试发现溶液的紫外可见吸收位置并没有发生变化,而只是吸收的强度发生了变化；而同一苝酰亚胺溶液在700-900nm范围的吸收峰随时间的变化吸收由弱变强最终再变弱,说明苝酰亚胺与水合肼反应PTCDI-？？的生成,而400-600nm处的吸收峰由弱变强则说明随着苝酰亚胺与水合肼反应的进行PTCDI2-的生成,并用顺磁共振波谱仪(ESR)验证了水合肼对PTCDI的增溶过程实质上是化学反应过程。以发生上述化学反应的苝酰亚胺溶液为电解液,ITO导电玻璃和铂片分别作为阳极和阴极,用电化学的方法制备苝酰亚胺薄膜,并用扫描电镜(SEM),紫外可见分光光度计以及X射线衍射(XRD)进行了表征,表明制备的薄膜表面平整均匀,颗粒或者纳米线尺寸宽度50-100nm,具有良好的晶体结构单一性,并对溶液溶度,电沉积时间,沉积电压,温度等因素对薄膜沉积的影响进行了讨论。在此基础上,通过分别用阳极电沉积法制备苝酰亚胺薄膜和阴极电沉积法制备酞菁铜薄膜,制备出了苝酰亚胺-酞菁铜和酞菁铜-苝酰亚胺复合薄膜,由于这两种物质结构的不同,因而复合薄膜形貌具有很大差别,也说明不同基底材料形核作用的不同对薄膜形貌的影响不同,但复合薄膜的形貌依然非常平整。紫外可见吸收也表明复合薄膜较单一的苝酰亚胺或者酞菁铜的吸收范围宽,弥补了各自吸收范围较窄的缺点,两者具有很好的吸收配合性。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 前言

1.1 苝酰亚胺类化合物概述

1.1.1 苝酰亚胺类化合物分类

1.1.2 苝酰亚胺类化合物的性质

1.2 苝酰亚胺类化合物的应用

1.2.1 染料

1.2.2 有机发光材料及液晶显示材料

1.2.3 太阳能电池材料

1.2.4 苝酰亚胺生物领域的应用

1.2.5 分子开关

1.3 苝酰亚胺薄膜的制备方法

1.3.1 气相沉积法

1.3.2 溶液法

1.4 目前研究进展

1.5 选题意义

1.6 研究主要内容

第二章 苝酰亚胺的溶解

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 试验方法

2.4 实验结果与讨论

2.4.1 苝酰亚胺A 的溶解

2.4.2 苝酰亚胺B 的溶解

2.4.3 苝酰亚胺C 的溶解

2.4.4 苝酰亚胺Ｄ溶解

第三章 苝酰亚胺薄膜的电沉积制备

3.1 实验过程

3.1.1 实验试剂

3.1.2 实验仪器

3.1.3 实验步骤

3.2 电化学沉积及薄膜生长理论

3.2.1 电化学沉积分类

3.2.2 电化学沉积过程

3.2.3 薄膜晶体生长机制

3.2.4 薄膜生长影响因素

3.3 结果与讨论

3.3.1 最低理论沉积电压

3.3.2 苝酰亚胺的紫外吸收

3.3.3 扫描电镜图

3.3.4 XRD 测试

第四章 铜酞菁-苝酰亚胺复合薄膜的制备

4.1 实验试剂

4.2 实验仪器

4.3 实验过程

4.4 结果与讨论

4.4.1 复合薄膜的紫外吸收曲线

4.4.2 铜酞菁苝酰亚胺复合薄膜的形貌

4.4.3 苝酰亚胺酞菁铜复合薄膜形貌

第五章 结论

5.1 主要结论

5.2 展望与设想

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文