含聚醚型側(cè)鏈芴基聚合物的合成及其光電性能研究.pdf

1、共軛聚合物是一種有機(jī)半導(dǎo)體(organic semiconductors),由于其具有良好的環(huán)境、熱穩(wěn)定性、柔韌性以及光電性能,而被廣泛應(yīng)用于有機(jī)光電器件中,例如發(fā)光二極管,太陽(yáng)電池和場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
　　由于具有純藍(lán)色和高效的電致發(fā)光以及較高的遷移率和穩(wěn)定性,聚芴類共軛聚合物成為一類很重要的有機(jī)半導(dǎo)體材料,尤其是在顯示應(yīng)用方面。此外,聚芴具有非常高的光致發(fā)光量子產(chǎn)率,易于進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾并且在常見(jiàn)有機(jī)溶劑中具有良好的溶解性,易于通過(guò)旋

2、涂和浸涂的方法來(lái)處理,因而受到了科學(xué)家們的高度關(guān)注。紫外-可見(jiàn)吸收在藍(lán)光范圍的聚芴不太適合作為活性層用于太陽(yáng)能電池器件中,所以通常對(duì)芴基聚合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾,一般通過(guò)在主鏈上引入DA結(jié)構(gòu)的窄帶隙的單元來(lái)改善其帶隙和光譜吸收范圍。此外,還可以通過(guò)在聚芴的側(cè)鏈引入修飾性基團(tuán)來(lái)獲得具有特殊性能的聚合物作為電極修飾層應(yīng)用于光電器件中。
　　本論文主要合成了一系列含聚醚型側(cè)鏈的芴基聚合物并研究了其光電性能。第二章合成了2,7-二(4,4,5,

3、5-四甲基-1,3,2-二氧雜環(huán)戊硼烷-2-基)-9,9-二(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)芴單體,其與4,7-二(2-二溴-5-噻吩)-2,1,3-苯并噻二唑(DTBT)(1:1)通過(guò)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到EO-PF-DTBT。并制備了基于 EO-PF-DTBT的太陽(yáng)能電池器件,器件的具體結(jié)構(gòu)如下:ITO/PEDOT:PSS(30nm)/EO-PF-DTBT:PC61BM/Ca/Al。目前,經(jīng)1,8-二碘辛烷(DIO)

4、處理的器件在AM1.5G模擬太陽(yáng)光,100mW/cm2條件下,得到的轉(zhuǎn)化效率最高達(dá)2.65％,此時(shí)短路電流密度為6.10 mA/cm2,開(kāi)路電壓為0.86V,填充因子為51%。DIO的處理明顯改善了EO-PF-DTBT分子過(guò)度聚集現(xiàn)象,提高了器件的能量轉(zhuǎn)化效率。
　　第三章中,將2,7-二溴-9,9-二(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)芴和2,7-二(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜環(huán)戊硼烷-2-基)-9,9

5、-二辛基芴作為藍(lán)色發(fā)色團(tuán)與不同比例的紅色發(fā)色團(tuán)4,7-二(2-二溴-5-噻吩)-2,1,3-苯并噻二唑(DTBT)和綠色發(fā)色團(tuán)4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑(BT)通過(guò)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到五個(gè)共聚物。希望通過(guò)調(diào)節(jié)紅色和綠色發(fā)色團(tuán)的比例找到一個(gè)合適的共聚比例得到一種白光電化學(xué)池材料,實(shí)現(xiàn)一種共聚物的白色發(fā)光,避免多種發(fā)光材料物理混合引起的相分離等一系列不利因素。
　　第四章中,2,7-二(4,4,5,5-四甲基-1,3,2

6、-二氧雜環(huán)戊硼烷-2-基)-9,9-二(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)芴分別與2,7-二溴-9,9-二(2-羥乙基)芴、2,7-二溴-9,9-二(2,3-二羥基丙基)芴和2,7-二溴-9,9-雙(N,N-二甲基胺丙基)芴以1:1的摩爾比通過(guò)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到聚[9,9-二(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)芴-9,9-二(2-羥乙基)芴](P6),聚[9,9-二(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)

7、芴-9,9-雙(N,N-二甲基胺丙基)芴](P7),聚[9,9-二(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)芴-9,9-雙(N,N-二甲基胺丙基)芴](P8)三種含特殊官能團(tuán)的共聚物,并通過(guò)對(duì)P8側(cè)鏈末端的后處理得到了其共軛聚電解質(zhì)衍生物聚[9,9-二(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)芴-9,9-(雙(3’-N,N-二甲基)-N-乙基銨)丙基芴]二溴(P9)。然后通過(guò)紫外-可見(jiàn)、熒光、紅外等測(cè)試對(duì)聚合物進(jìn)行一些基本的表征