含電子給體單元苝酰亞胺的合成及其自組裝行為研究.pdf

1、苝四甲酸二酰亞胺（也稱苝酰亞胺）及其衍生物憑借其光熱電化學穩(wěn)定性好、熒光量子產(chǎn)率高、較快的電荷遷移率和很好的得電子能力等特性，而廣泛地應用在太陽能電池、有機場效應晶體管、生物熒光探針、電致發(fā)光以及自組裝等領域。近年來，通過對苝酰亞胺的苝灣位置和酰亞胺位置進行化學改性，制備了眾多具有特殊性能的苝酰亞胺類衍生物。如引入電子給體結(jié)構(gòu)，不僅能提高苝環(huán)的溶解性有利于進行溶液分子組裝，而且給-受體之間容易發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，形成穩(wěn)定的電荷轉(zhuǎn)移絡合物，從而

2、有望應用于有機存儲材料領域。相對于傳統(tǒng)的聚合物基有機存儲材料，單分子自組裝薄膜用作存儲器件的活性層，可使存儲器件具有更低的閾值電壓和更快的響應速度，因此，在有機存儲材料領域具有更加廣闊的應用前景。
　　本文設計合成了兩種以咔唑為基本結(jié)構(gòu)的一元胺單體—6-咔唑基己基胺和2-咔唑基乙基胺，將其與1，7-二（4-叔丁基苯氧基）苝四酸二酐反應，制備出了含咔唑單元的苝酰亞胺。同時，以2-噻吩乙胺為電子給體基團，合成了N，N'-二（2-噻吩乙

3、基）-1，7-二(4-叔丁基苯氧基)-3，4;9，10-苝酰亞胺。分別研究不同的電子給體基團的引入導致的苝酰亞胺的光物理性能的差異以及分子構(gòu)型的變化。結(jié)果表明，給體基團的引入擴大了苝的吸收范圍，同時由于激發(fā)時分子內(nèi)部發(fā)生了電荷能量轉(zhuǎn)移，表現(xiàn)出了熒光淬滅。給受體間橋聯(lián)的碳鏈越短，給受體間距離越近，電荷離域程度越大，光譜紅移越明顯。苝環(huán)空間分子結(jié)構(gòu)主要受苝灣位置結(jié)構(gòu)單元的影響，叔丁基苯氧基的引入使原本處于同一平面的兩個萘環(huán)之間發(fā)生扭轉(zhuǎn)，其扭

4、轉(zhuǎn)角為15.61°，而在酰亞胺位置進行化學改性，對苝環(huán)的空間結(jié)構(gòu)影響較小。
　　采用溶液擴散法研究苝酰亞胺(PDI-2Cz)的超分子自組裝行為并探討了其堆積模型。苝酰亞胺(PDI-2Cz)在氯仿溶液中形成規(guī)整有序的納米棒結(jié)構(gòu)，該單晶結(jié)構(gòu)是典型的六方晶胞，分子空間模型為三層階梯結(jié)構(gòu)，聚集體通過分子間的π-π作用形成。
　　實驗通過表面支持的溶液蒸汽擴散法制得了苝酰亞胺(PDI-6Cz)自組裝薄膜，并以其為活性層，制備金|苝酰亞