聚苯撐乙炔綜述

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1、聚苯撐乙炔綜述明雪（100905025）（安徽師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院蕪湖2410000）摘要聚對苯撐乙炔及其衍生物類似于聚對苯乙烯結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出了許多的優(yōu)點(diǎn)，具有好的電子流動(dòng)性，最突出的是有高的熒光量子效率及好的器件穩(wěn)定性。本文對聚苯撐乙炔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能以及近年來各國對其研究進(jìn)展進(jìn)行概述，并對其研究方向和應(yīng)用進(jìn)行展望。關(guān)鍵詞聚苯撐乙炔；取代基；發(fā)光性質(zhì)1引言二十一世紀(jì)是信息時(shí)代,其顯著的特點(diǎn)是信息的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)。信息化對信息顯示技術(shù)的要求越來越高，迫切的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代發(fā)展促進(jìn)了信息顯示技術(shù)的蓬勃發(fā)展。液晶顯示、場發(fā)射顯示、等離子體顯示和電致發(fā)光顯示等顯示技術(shù)都在不斷的改

2、進(jìn)和完善以適應(yīng)社會(huì)和市場的需要。在眾多的電致發(fā)光聚合物材料中，聚對苯撐乙炔及其衍生物類似于聚對苯乙烯結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出了許多的優(yōu)點(diǎn)，具有好的電子流動(dòng)性，最突出的是有高的熒光量子效率及好的器件穩(wěn)定性（具有高的氧化勢能，不易被水和氧氧化），有望作為發(fā)光材料。但是，相對于聚芴和聚對苯乙烯類電致發(fā)光材料，人們對其研究的不是很多，這類材料也存在著許多不足之處，主要表現(xiàn)在聚對苯撐乙炔聚合物溶解性差，不易成膜；同時(shí)，其電子傳輸性能差，熱穩(wěn)定差，發(fā)光顏色主要為藍(lán)光。解決以上問題的主要手段是通過對聚對苯撐乙炔進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，設(shè)計(jì)合成新型的聚對苯撐乙炔衍生物類發(fā)光材料2聚苯撐乙炔的發(fā)展及相關(guān)研究電子給體與電

3、子受體交替共軛共聚物由于存在鏈內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移特性,比相應(yīng)的均聚物具有較低的能帶隙。電子給體與電子受體之間的連接有三鍵和雙鍵兩種形式,用三鍵連接的稱為聚苯撐乙炔(PPE)交替共聚物,用雙鍵連接的稱為聚苯撐乙烯(PPV)交替共聚物。相對于聚苯撐乙烯共聚物來說,聚苯撐乙炔共聚物的研究不太充分。但最近新型的聚苯撐乙炔交替共聚物的研究也引起了人們的重視,在主鏈結(jié)構(gòu)和電子給體與電子受體單元種類的多樣化方面的研究較為活躍,例如主鏈上含有過渡金屬;電子受體為苝環(huán);電子給體與受體為芳雜環(huán)及支鏈為富勒烯[12]等。在聚合物太陽能電池的應(yīng)用上面,聚苯撐乙炔類共聚物沒有報(bào)道。聚苯撐乙炔衍生物(PPE)材料

4、的研究較為熱門，它是世界各國學(xué)者開始研究最早、投入資源最多、最有商業(yè)化前景的一類聚合物電致發(fā)光材料，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)太陽能電池、有機(jī)場效應(yīng)晶體管、有機(jī)激光和化學(xué)與生物傳感等先進(jìn)材料科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化中。2.1聚苯撐乙炔與電子受體共聚物的合成及光伏研究1992年，Heeger及Yoshino兩小組分別獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了從導(dǎo)電聚合物到富勒烯存在著光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，隨后發(fā)展了雙層單異質(zhì)結(jié)器件，受體也從C60發(fā)展成其溶解性好的衍生物PCBM，但效率仍只有0.596左右，俞剛等在太陽能電池的光活性層中引入本體異質(zhì)結(jié)構(gòu)型，即將共轆聚合物和富勒烯衍生物混合，

5、形成一個(gè)三維的異質(zhì)結(jié)，從而在整個(gè)結(jié)內(nèi)都可產(chǎn)生有效的光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移。對電極進(jìn)行修飾也可進(jìn)一步提高器件效率，例如:采用PEDOTPSS對陽極ITO修飾，LiF對陰極Al修飾，可得到能量轉(zhuǎn)換效率為3.396(AM1.5)的光伏器件h1.電子給體與電子受體交替共扼共聚物由于存在鏈內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移特性，比相應(yīng)的均聚物具有較低的能帶隙。電子給體與電子受體之間的連接有三鍵和雙鍵兩種形式.用三鍵連接的稱為聚苯撐乙炔(PPE)交替共聚物，用雙鍵連接的稱為聚苯撐乙烯(PPV)交替共聚物。相對于聚苯撐乙烯共聚物來說，聚苯撐乙炔共聚物的研究不太充分。但最近新型的聚苯撐乙炔交替共聚物的研究也引起了人們的重視，

6、在主鏈結(jié)構(gòu)和電子給體與電子受體單元種類的多樣化方面的研究較為活躍，例如主鏈上含有過渡金屬;電子受體為菲環(huán);電子給體與受體為芳雜環(huán)及支鏈為富勒烯等.在聚合物太陽能電池的應(yīng)用上面，聚苯撐乙炔類共聚物沒有報(bào)道.聚(苯撐乙炔撐一苯并唾二哇)(C8-PPE-BT)作為一種新型共轆聚合物，其合成路線參見文獻(xiàn)，其中辛烷氧基(C8)苯作為電子給體，苯并唾二哇作為電子受體.研究中分別制備了CS-PPE-BT與PCBM和MEH-PPV構(gòu)成的本體異質(zhì)結(jié)光伏器件并考察了它們的光伏性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過比較C8-PPE-BT分別作為電子給體與電子受體的光伏器件，可知其更適合作電子給體。說明在C8-PPE-B

7、T中空穴的傳輸性能好于電子的傳輸性能，雖然從C8-PPE-BT的電化學(xué)分析知其也易得電子還原，但如果電子的傳輸性能較差，電子在沒有到達(dá)電極就有可能失活。所以有必要進(jìn)一步提高共扼聚合物的電子遷移率和電子親和能，以便滿足高性能聚合物光伏器件性能要求。2.2陽離子共軛聚合電解質(zhì)與低聚物的形象化殺菌作用新墨西哥大學(xué)在對聚苯撐乙炔的陽離子共軛聚電解質(zhì)和低聚苯撐乙炔的殺毒機(jī)理的研究中采用了電子光學(xué)顯微鏡與小角度X射線散射的方法。超微結(jié)構(gòu)的分析表明,聚合物PPE-Th可以顯著改變了細(xì)菌外膜和肽