基于芴的单分散共轭齐聚物聚合物的设计、合成与表征.docx

基于芴的单分散共轭齐聚物聚合物的设计、合成与表征
基于芴的单分散共轭齐聚物聚合物的设计、合成与表征
摘要：
共轭齐聚物的设计、合成与表征是材料科学中长期以来的研究热点之一。本文侧重于基于芴单元的共轭齐聚物的设计、合成和表征。首先介绍了芴单元的化学结构及其理化性质，然后介绍了共轭齐聚物的概念及其应用。接着分别介绍了高效合成芴单元及其偶联芳香烃基团的方法，并介绍了芴单元偶联的一些典型的共轭齐聚物合成路线。最后着重讨论了共轭齐聚物的表征方法，包括光物理和电物理的方法。
Abstract:
Thedesign,synthesisandcharacterizationofconjugatedco-polymershavebeenalongstandingresearchfocusinmaterialsscience.Thispaperfocusesonthedesign,synthesisandcharacterizationofconjugatedco-polymersbasedonthefluoreneunit.Thechemicalstructureandphysical-chemicalpropertiesoffluoreneunitsareintroduced,andtheconceptandapplicationofconjugatedco-polymersaredescribed.Then,theefficientsynthesisoffluoreneunitsandtheircouplingwitharomaticgroupsareintroduced,alongwithtypicalsyntheticroutesforconjugatedco-polymerscontainingfluoreneunits.Finally,thecharacterizationmethodsofconjugatedco-polymers,includingphotophysicalandelectrophysicalmethods,arediscussedindetail.
Introduction:
共轭齐聚物是一种具有特异性电学、光学性质的高分子材料。其结构中含有共轭结构，具有良好的电子传导性质，这些性质使得共轭齐聚物在光电领域等方面具有广泛的应用价值。其中，单分散共轭聚合物参与了许多前沿、热点领域的研究。而芴基单元是一种普遍应用于单分散共轭聚合物中的单元，具有较好的荧光性和光稳定性等优良性能，从而受到广泛关注。
芴单元化学结构及其理化性质:
芴是一种齐聚芳香族物质，由两个苯并环共用一个碳，如图1所示。芴具有一个茎状分子结构，因此可以较好地增加高分子的热稳定性和荧光性能。芴分子也是一种非常重要的光学功能材料和有机电致发光器件（OLEDs）家族的组成部分，具有广泛的应用前景。
图1.芴单元的化学结构
共轭齐聚物的概念及其应用:
共轭聚合物是由共轭单元组成的高分子材料，具有良好的电子传导和光学性能，已被广泛应用于有机电子器件、发光材料、催化剂材料等领域。当前，用于合成高效率的有机太阳能电池(OrganicSolarCell,OSCs)和有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode,OLED)的关键特性材料主要是共轭齐聚物。
合成高效芴单元的方法:
芴单元的分子结构中含有大量的手性中心，这种化学结构对激发态能量和激子传递机制具有较大的影响。当前，常用的制备芴单元的方法主要包括氨基甲酸酯合法、苯并芴法、Suzuki偶合法等方法。
基于芴的共轭齐聚物的合成方法:
基于芴的共轭齐聚物的合成方法主要包括两个步骤，即基于芴单元的单体合成和共轭聚合物的合成。其中，单体合成主要涉及芴单体的前体合成、芴单体和芳香族单体之间的偶联反应等；共轭聚合物的合成则涉及前驱体合成及聚合反应等。当前的共轭齐聚物合成方法主要包括化学合成法、电化学合成法、微波加热合成法、超声波合成法等。
共轭齐聚物的表征方法:
共轭齐聚物具有良好的电、光、热性质，因此，它们的表征方法也必须具有高分辨率、高精度以及高灵敏度等特点。其中，表征方法主要包括光物理和电物理两类。
光物理性质的表征方法：共轭齐聚物的光谱性质是评价其结构与性能关系的重要参数。光物理性质表现为吸收光谱、荧光光谱、磷光光谱。其中，吸收光谱是共轭齐聚物的分子的电子结构形成的过程，荧光光谱和磷光光谱则是基于吸收过程产生的激发态的能量排放的过程。
电物理性质的表征方法：电物理性质是评价共轭齐聚物材料电子传输性能的重要指标，主要包括电导率、势垒的高度、载流子迁移率、电子传输长度等参数。其中，电导率的测量可以通过构建电极并测量电流-电压曲线来实现，势垒的高度则由电容-电压测试确定，载流子迁移率可以通过测量材料