论文部分内容阅读
自第一种导电高分子—聚乙炔被发现以来,导电高分子由于其独特的物理化学性能和广阔的应用前景受到广泛关注。研究发现,导电高分子可应用于电子器件(如肖特基整流器、场效应晶体管、发光二极管及太阳能电池)、电磁干扰防护和微波吸收材料、可充电电池、超级电容器、电致变色器件、传感器(如气体、化学及生物化学传感器)、以及人造肌肉等领域。因此,导电高分子成为21世纪新材料、新器件的研究热点。聚噻吩及其衍生物作为一种典型的导电高分子,由于其较高的导电性能,在研究领域备受关注。另外,由于稠环芳香化合物较大的π电子共轭体系和优良的荧光性能,对于其聚合物的研究也颇多。电化学聚合是制备导电高分子的重要方法,与化学法相比具有诸多优点。导电高分子的性能可以通过侧链/官能团的引入、共聚、复合等方法进行改进。本论文主要是通过电化学方法来实现部分噻吩衍生物与部分稠环芳香化合物的共聚,使所得共聚物的性能兼具或优于各均聚物的性能,从而实现各均聚物性能的优势互补。1.系统研究了噻吩(Th)、3-甲基噻吩(3MeT)分别在三氟化硼乙醚(BFEE)/乙腈(ACN)混合体系中与苯绕蒽酮(BT)的电化学共聚。通过一系列优化对比实验,选出最佳的共聚条件,包括最佳的电解液和最佳的初始单体摩尔比例。通过FT-IR和1H-NMR谱对所得聚合物的结构进行了表征和分析,结果表明所得聚合物的确为两单体的共聚物。通过循环伏安曲线(CVs)对所得共聚物的电化学性能进行了测试。所得共聚物具有良好的电化学活性和较高的氧化还原稳定性。与各均聚物相比,所得共聚物仍具有一定的绿色发光性能,且其发光性能与初始单体摩尔比有关;共聚物的电导率与聚苯绕蒽酮相比有一定的提高,且膜的性能也得到了一定程度的提高。2.化学法合成制得了并二噻吩(TT)。并在BFEE、ACN、二氯甲烷(DCM)体系分别实现了TT的电化学聚合。通过一系列对比实验,优化出最佳的聚合体系,即BFEE体系。通过CVs对聚并二噻吩(PTT)的电化学性能进行了测试,结果表明PTT具有良好的电化学稳定性和氧化还原可逆性,特别是在BFEE体系。利用FT-IR和UV-vis谱研究、分析了聚合物的结构。在BFEE体系,所得PTT为自支撑的膜。对PTT自支撑膜的热电性能测试表明,PTT具有较高的电导率(1.5 S cm-1)和Seebeck系数(85μV K-1),其最高热电优值(ZT)约为2.5×10-3,有望应用于导电高分子有机热电材料。3.在BFEE与DCM混合体系系统研究了TT与十二烷基双咔唑(2Cz-D)的电化学共聚。通过一系列对比实验,优化出最佳的混合体系和初始单体摩尔比。CVs与FT-IR表明,TT与2Cz-D确实发生了电化学共聚。所得共聚物具有良好的电化学稳定性和氧化还原可逆性。荧光光谱表明,所得共聚物是一种蓝色发光材料,且其发光性能与初始单体摩尔比有关。共聚物为表面光滑的自支撑膜。与各均聚物相比,共聚物的电导率和Seebeck系数均得到不同程度的提高。4.系统研究了3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)与2Cz-D在DCM体系的电化学共聚。通过一系列对比实验,优化出最佳的初始单体摩尔比。通过FT-IR、元素分析和SEM对所得共聚物进行结构表征和表面形貌分析。所得共聚物为自支撑膜,具有良好的电化学活性和稳定性,较高的热稳定性和机械性能,以及良好的蓝色发光性能。与均聚物相比,所得共聚物的电导率得到明显提高,Seebeck系数则无明显改进。