聚芴类共轭聚电解质及其前驱体的合成与光电性能研究

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1、摘要摘要近几年来，共轭聚电解质由于其在高灵敏度化学或生物传感器中的成功应用，而引起了广泛的关注。但对共轭聚电解质在发光器件中的应用研究却只有少数文献报道，且效率都较低。但是共轭聚电解质如能在光电器件中应用，会带来一些新的特点，例如共轭聚电解质可以通过自组装成膜来制作多层的高分子光电器件，并且可以用水或醇为溶剂，有望实现“环境友好”的发光聚合物，因此对共轭聚电解质及其光电性能的研究具有很重要的意义。在本论文里，我们首先通过Suzuki偶合反应合成了两种侧链上含有胺基的发蓝光聚芴衍生物：聚[9，9一二辛基芴．9，9一双(N，N．二甲基胺丙基)芴](PFN

2、)，聚fl，4一亚苯基一9，9一双(N，N．二甲基胺丙基)芴】(PFPN)，并通过季铵盐化后处理得到了相应的共轭聚电解质衍生物：聚『9，9．二辛基芴一9，9．(双(3’一(N，N．二甲基)．N一乙基铵)丙基芴】二溴(PFNBr>，聚【I，4一亚苯基一9，9一(双(3’一(N，N一二甲基)一N-乙基铵)丙基芴】二溴(PFPNBr)，并对它们的电致发光性能进行了研究。结果发现所有的聚合物均在高功函数金属铝作阴极的器件中有较高的发光效率，说明这一类聚合物具有良好的电子注入性能，可以用作电子传输层与高功函数金属(如铝，金等)组成复合阴极应用在传统的发光聚合物

3、器件中。我们发现使用这类新型复合阴极的器件具有与使用目前广泛应用的低功函数金属f妇钡，钙等)相同或甚至更高的发光效率。使用稳定余属电极在器件生产工艺及长期稳定性方面有重要意义，是目前发光器件研究的热点之一。在以上工作的基础上，我们通过在商分子主链中引入一系列不同比例的窄带隙的共聚单体：2，l，3一苯并噻二唑(BTDZ)、4，7．二噻吩．2一基一2，1．3．苯并噻二唑(DBT)、2，l，3一苯并硒二唑(BSeD)、4，7一二噻吩．2．基．2，l，3．苯并硒二唑(DBSe)，得到了一系列发不同颜色光的含胺基的聚芴衍生物，并通过季铵盐化后处理得到了它们相应

4、的共轭聚电解质衍生物，所有得到的聚合物的发光范围从420nm到750nm，几乎覆盖了整个可见光的区域。引入的窄带隙草体不但改变了聚合物的发光颜色，而且提高了聚合物的发光性能。同时聚合物胺基和季铵盐基团不但使这些聚合物具有很好的电子注入能力，还使这些聚合物可以使用环境友好的溶剂乙醇等来溶解加工。这样我们得以首次实现一类同时具有可以使用高功函数稳定金属电极，具有高器件发光效率，并且可以使用环境友好溶剂加工的发光聚合物。通过在发光聚合物中引入三苯胺单体，来调控聚合物中电子和空穴的传输性能，使电子和空穴在聚合物中的注入更加均衡，从而进一步提高了聚合物的发光华

5、南理工大学博士学位论文性能。其中聚合物PFN．TPAl0(聚『9，9．二辛基芴．9，9一双(N，N．二甲基胺丙基)芴．2，1，3．苯并噻二唑一N一(4．苯基)一4，4’．二苯基胺1)在结构为IT0／PvK／PFN．TPAlO／Ba／AI的器件中在33mA／cm2电流下的外量子效率达到了3．57％，同时发光亮度达到了1414cd，m2，在用铝做电极的器件(ITO／PvK／PFN．TPAlO／A1)中，34mA／cm2电流下的外量子效率达到了3．34％．同时发光亮度达到了1348cd／m2。更重要的是聚合物在金做电极的器件(PVK／PFN．BTDZ—TP

6、AlO／Au)中，在35mA／cm2电流下的外量子效率达到了1．1％，同时发光亮度达到了446cd／m2。而共轭聚合物在金电极下的高效发光国际上从未见报到过。此外，我们还合成了一种新型的带有磺酸基团的阴离子聚芴电解质——聚『9，9一双(4’·磺酸丁基)芴一l，4一亚苯基1二钠(PFS)，并且利用这种聚合物做为高灵敏度的传感材料设计了一种新型的生物传感器。这种传感器通过聚合物PFS荧光的选择性淬灭来检测待测蛋白质——亲和素，具有极高的灵敏度和很好的选择性，可以检测体系中浓度在lnM以下的亲和素的存在。关键词：共轭聚电解质、电致发光、生物传感器、电子注入

7、、聚芴ABSTRACTAbstractC011jugatedpolyelectroIytes(CPs)haVeattraetedgreatattentionduetotheirsuccessfhlutiIizationinbiologicalandchemicalsensors．HoweVer，theuseOfCPsinlight—emittingdiodes(LEDs)hasbeenseIdomresearched．Thereareonlyafewreportsonelectr01uminescentpropertiesofLEDsfabricat

8、edfromCPs’s．ItisexpectedtheutilizationofCPsaslightemit