两种含s,s-二氧-二苯并噻吩单元的齐聚物的合成与表征

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稠环类齐聚噻吩衍生物具有大的刚性共轭平面结构、高的载流子迁移率、优异的光电性能和良好的环境稳定性,可应用于有机发光二极管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)和有机太阳能电池(OSC)等有机半导体器件。  本文通过溴化、锂化、氧化、还原和Stille偶合等反应,设计合成了两种分别以(2-乙基己氧基)苯并[1,2-b:4,5-b]二噻吩和N-异辛烷基二噻吩并[3,2-b:2,3-d]吡咯给电子单元为分子中心,以2-(4-正己基苯基)噻吩基为端基,中间嵌入两个S,S-二氧-二苯并噻吩受电子单元的给-受(D-A)型齐聚噻吩衍生物新材料:4,8-二[7-(2-正己基苯基-噻吩)-S,S-二氧-二苯并噻吩]二(2-乙基己氧基)苯并[1,2-b:4,5-b]二噻吩(BDT(DBTOTPH)2)和4,8-二[7-(2-正己基苯基-噻吩)-S,S-二氧-二苯并噻吩]N-异辛烷基二噻吩并[3,2-b:2,3-d]吡咯 (DTP(DBTOTPH)2);采用傅里叶红外吸收光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、核磁共振碳谱(13C NMR)等表征手段确认了两种新材料的化学结构,并采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、光致发光光谱(PL)、循环伏安法(CV)以及差示扫描量热法(DSC)等分析方法对材料的理化性能进行了表征。  [BDT(DBTOTPH)2]和[DTP(DBTOTPH)2]薄膜状态的UV-Vis和PL光谱相较于其稀溶液都表现出一定程度的红移,表明两种齐聚噻吩衍生物的分子间存在一定的π-π相互作用;通过UV-Vis光谱吸收波边,确定两种齐聚物的光学带隙分别为2.57 eV和2.43 eV:通过CV曲线起始氧化/还原电位确定齐聚物[BDT(DBTOTPH)2]和[DTP(DBTOTPH)2]最高占据分子轨道(HOMO)能级分别为-5.47 eV和-5.40 eV,及其最低未占据分子轨道(LUMO)能级分别为:-2.92 eV和-2.96 eV;此外,DSC曲线表征两种齐聚物的熔点分别为238.88℃、268.37℃。  这两种稠环类齐聚噻吩衍生物新材料均具有较为适宜的能级和带隙,且固体状态下分子间都存在一定π-π堆积,是两种有望应用于OLED、OFET和OSC等有机半导体器件制备的新材料。
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