官能化P3HT与P3HT/CdS纳米复合材料的制备与性能研究

摘要

聚3-己基噻吩(P3HT)是一种具有良好的溶解性、环境稳定性、加工性的共轭导电聚合物，具有特殊的光电性质。由P3HT与无机纳米晶形成的复合材料的性能与有机无机两相的界面性质紧密相关。化学键连接的有机无机纳米复合材料其界面相容性更好，能更有效的进行电荷传输，近年来也倍受学术界关注。本文的研究工作分为以下几个方面:
　　(1)官能化P3HT的制备与表征。本文先以2，5-二溴-3-己基噻吩为单体，采用GRIM法合成了P3HT，然后再分别和氯磷酸二乙酯和CO2反应，得到主链末端磷酸酯基化的P3HT和主链末端羧酸基化的P3HT。采用核磁共振氢谱(1H NMR)、傅里叶红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和荧光光谱(FL)等测试方法对P3HT及两种官能化P3HT进行了表征。结果表明，实验成功地合成了P3HT、磷酸酯基化的P3HT及羧酸基化的P3HT。相对于P3HT，磷酸酯基化的P3HT及羧酸基化的P3HT的紫外吸收峰均有一定的蓝移，且荧光发射光谱都有淬灭现象。
　　(2) P3HT/CdS纳米复合材料的制备与表征。本文通过原位反应法分别以磷酸酯基化P3HT和羧酸基化P3HT为模板，以二水乙酸镉(Cd(OOCCH3)2.2H2O)为镉源，硫粉(S)为硫源，二氯苯(DCB)和二甲基亚砜(DMSO)为溶剂，合成了化学键连接的磷酸酯基化P3HT/CdS和羧酸基化P3HT/CdS。研究了反应温度、S/Cd摩尔比、混溶剂DCB/DMSO体积比对产物的影响。并采用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、1H NMR、FTIR、UV-Vis、FL等分析方法对两种P3HT/CdS纳米复合材料的结构、形貌、光电性能等进行了表征，探索了合成P3HT/CdS纳米复合物的最佳条件。结果表明，CdS的形貌不仅受温度影响，还很大程度上受S/Cd摩尔比及DCB/DMSO体积比的影响;在磷酸酯基化P3HT/CdS和羧酸基化P3HT/CdS纳米复合材料中，CdS纳米粒子有良好的分散性，表明官能化P3HT可以有效防止纳米晶聚集;磷酸酯基化P3HT/CdS荧光淬灭最高达69.1％，羧酸基化P3HT/CdS荧光淬灭最高达71.7％，表明CdS与两种官能化P3HT都有电荷转移，且羧酸基化P3HT/CdS界面的电荷传输效率更高，光电性能更好。并研究了磷酸酯基化P3HT/CdS及羧酸基化P3HT/CdS两种纳米复合材料在不同金属离子检测方面的应用，实验表明，这两种纳米复合物均对Hg2+有荧光响应，且羧酸基化P3HT/CdS比磷酸酯基化P3HT/CdS对汞离子检测的灵敏度更高。羧酸基化P3HT/CdS可检测浓度为10-5数量级的Hg2+，在Hg2+荧光探针方面有潜在应用。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 聚噻吩衍生物的概述

1．2．1 聚噻吩衍生物的合成方法

1．2．2 聚噻吩衍生物的应用

1．3 共轭高分子／Cds纳米复合材料

1．3．1 制备方法

1．3．2 研究现状

1．4 本论文的研究内容及意义

1．4．1 本论文的研究内容

1．4．2 本论文的研究意义

第二章 官能化P3HT的制备与表征

2．1 实验部分

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验设备及仪器

2．1．3 P3HT的合成过程

2．1．4 磷酸酯基化P3HT的合成过程

2．1．5 羧酸基化P3HT的合成过程

2．1．6 样品表征

2．2 结果与讨论

2．2．1 P3HT分析表征

2．2．2 磷酸酯基化P3HT分析表征

2．2．3 羧酸基化P3HT分析表征

2．3 本章小结

第三章 P3HT／CdS纳米复合材料的制备与性能研究

3．1 实验部分

3．1．1 实验试剂

3．1．2 实验设备及仪器

3．1．3 P3HT／CdS纳米复合材料的制备

3．1．4 样品表征

3．2 结果与讨论

3．2．1 磷酸酯基P3HT／CdS纳米复合材料的分析表征

3．2．2 羧酸基化P3HT／CdS纳米复合材料的分析表征

3．3 本章小结

第四章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文