聚噻吩類化合物電致發(fā)光材料的研究.pdf

1、聚噻吩類衍生物(PTs)作為一種新型導(dǎo)電高分子材料，以其優(yōu)異的光電性能，具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，越來(lái)越受到研究者的重視。由于烷基取代聚噻吩具備優(yōu)異的溶解性和化學(xué)穩(wěn)定性，易于通過(guò)改變?nèi)〈拈L(zhǎng)度和體積，實(shí)現(xiàn)對(duì)聚噻吩禁帶寬的調(diào)控。 以3-溴噻吩為原料和二氯-1，3-雙(二苯基膦)丙烷鎳(Ⅱ)(Ni(dppp)Cl<,2>)為催化劑，通過(guò)格氏置換法分別合成了3-丁基噻吩(3BT)、3-己基噻吩(3HT)、3-辛基噻吩(30T)、3-(

2、2-乙基-1-己基)噻吩(3IOT)和3-十二烷基噻吩(3DDT)等單體，分別優(yōu)化了反應(yīng)工藝條件參數(shù)和改進(jìn)了提純方法。并通過(guò)元素分析法(EA)和核磁共振氫譜法(<'1>H NMR)的手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，利用高效液相色譜(HPLC)進(jìn)行純度測(cè)試，獲得的單體的產(chǎn)率和純度均優(yōu)于相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道。 通過(guò)FeCl<,3>氧化催化法合成了聚(3-丁基噻吩)(P3BT)、聚(3-己基噻吩)(P3HT)、聚(3-辛基噻吩)(P3OT)、聚(3

3、-(2-乙基-1-己基)噻吩)(P3IOT)、聚(3-十二烷基噻吩)(P3DDT)和聚3-辛基噻吩-3-(2-乙基-1-己基)噻吩(P30TIOT)等均聚物和共聚物，優(yōu)化了聚合反應(yīng)的工藝條件。利用核磁共振氫譜法和紅外光譜分析(FTIR)對(duì)各種聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，其分子量通過(guò)凝膠色譜法(GPC)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明合成的聚合物均具有較高的分子量和較低的分子量分布指數(shù)。對(duì)各種聚合物及其固態(tài)薄膜分別進(jìn)行了熱重分析(TGA)和掃描電鏡(SEM

4、)，當(dāng)加熱到300℃，重量損失不足5％，表明聚合物具有好的熱穩(wěn)定性，固態(tài)薄膜均勻致密和無(wú)針孔。 通過(guò)紫外．可見(jiàn)吸收光譜(UV-Vis)和光致發(fā)光光譜(PL)的表征，對(duì)比研究了P3BT、P3HT、P30T和P3DDT的光學(xué)性能。在氯仿溶液中，彼此間的紫外吸收波長(zhǎng)峰值和光學(xué)帶隙能值均很接近；在固態(tài)薄膜上，紫外吸收波長(zhǎng)峰值相對(duì)于在溶液中產(chǎn)生較大的紅移，且隨著側(cè)鏈的增長(zhǎng)而發(fā)生紅移，光學(xué)帶隙能值有降低的趨勢(shì)，熒光發(fā)射的最大波長(zhǎng)也有紅移的傾

5、向。P3IOT的相關(guān)光學(xué)性能測(cè)試表明其光學(xué)帶隙能值由于自身的位阻效應(yīng)要高于P3OT的值，但其熒光強(qiáng)度是P30T的8倍，由于P3IOT具有較大的空間位阻從而降低分子鏈間的消光。將P3BT、P3HT、P3OT、P3IOT和P3DDT制作成ITO/Ploymer/Ag構(gòu)造的單層發(fā)光器件，并對(duì)其進(jìn)行電流-電壓(I-V)曲線和電致發(fā)光光譜(EL)的研究。制成的器件的開(kāi)啟電壓在5～7 V之間，在低壓區(qū)域發(fā)現(xiàn)有電流反常增大的現(xiàn)象，這部分反常電流只會(huì)發(fā)

6、熱而不能發(fā)光易于造成短路，因此有機(jī)電致發(fā)光顯示器件的驅(qū)動(dòng)電壓應(yīng)處于高壓區(qū)域工作。分別得到P3IOT、P3BT、P3HT、P3OT和P3DDT在室溫空氣中的電致發(fā)光光譜，其發(fā)射峰分別為530 nm、590 nm、615 nm、655 nm和675 nm，發(fā)光顏色覆蓋了從黃綠色到紫紅色。 通過(guò)對(duì)比研究P3OT和P3IOT的光電性能，合成了新型共聚物3-辛基噻吩-共聚3-(2-乙基-1-己基)噻吩(P3OTIOT)，對(duì)該共聚物進(jìn)行了系

7、統(tǒng)的結(jié)構(gòu)表征與性能測(cè)試。結(jié)果表明：P3OTIOT的紫外吸收和熒光發(fā)射最大波長(zhǎng)分別介于P3OT和P3IOT之間，光學(xué)帶隙能值僅比P3OT高12％，但熒光發(fā)射強(qiáng)度卻是P3OT的7倍，意味著通過(guò)共聚的方法有效提高了熒光量子效率，同時(shí)又避免了P3IOT禁帶寬過(guò)高，體現(xiàn)了利用位阻效應(yīng)實(shí)現(xiàn)能帶工程方法。將P3OTIOT制作成ITO/P3OTIOT/Ag構(gòu)造的單層器件并研究其電致發(fā)光性能，I-V曲線表明其開(kāi)啟電壓為6 V，低于P3IOT的開(kāi)啟電壓(7