高分子化学探索性实验:α,ω-羧基聚二甲基硅氧烷的可控合成

以高分子化学实验课程为载体,将学生课外科研活动与高分子化学实验以及任课教师所在科研团队的科研成果有机结合起来,把功能高分子的设计与结构表征提前引入到高分子化学实验中,形成了一整套较为完整、具有探索性和综合性的高分子化学实验实施方案。以α,ω-羧基聚二甲基硅氧烷(α,ω-羧基硅油)的可控合成为例,通过引导本科生独立地进行文献检索、实验方案设计、材料合成和结构表征及实验报告撰写,既提高了他们利用已学的有机化学和高分子化学知识进行综合分析的能力,又培养了其查阅文献、分析文献和形成创新性思维的能力。     

高分子科学实验教学改革初探

设想将高分子化学、高分子物理和高分子成型加工三门实验课程有机地串联起来,组建成一门包括从高分子材料设计(用计算机软件进行分子设计、性能模拟)、聚合物合成、性能测试(物性表征)到加工成型(制作成高分子材料制品),能环环相扣、互动式的、柔性化的高分子科学实验课程;提出了初步的实践方案.     

苯乙炔配位聚合及光热性能研究——推荐一个绿色高分子化学综合实验

介绍一个绿色高分子化学综合实验.在水相中,苯乙炔通过有机铑配合物催化聚合得到聚苯乙炔,利用红外光谱仪、核磁共振仪、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪和热重分析仪对其结构和光热性能进行研究.本实验难度适中,可以通过溶剂为可变因素展开分析讨论,引导学生主动思考.实验内容涵盖高分子化学、应用波谱学和聚合物仪器分析与表征等知识点.本实验的实施不仅可提升学生的综合运用专业知识能力,还可培养学生系统的科研思维和环保意识.     

共轭高分子的精准合成

共轭高分子由于带隙容易调控、柔性、可溶液加工等优异性能，在有机光电领域具有重要的应用前景.然而，聚合物普遍存在批次重现性差、结构缺陷多等问题，限制了聚合物的应用及发展.本文总结了聚合物的结构缺陷，通过回顾本课题组以及国内外同行近几年的前沿工作，详细分析了共轭高分子材料均聚结构缺陷产生的原因和机理，同时介绍了目前较为常用的表征结构缺陷的方法，以及此类缺陷对器件性能的影响.另外，还分析了当前3种合成共轭高分子材料的经典方法：Stille、Suzuki和直接芳基化聚合反应，介绍了这些方法在聚合物精准合成方面的前瞻性方法学的最新成果，并对本领域的发展进行了展望.     

聚丙烯酸联苯酯液晶高分子的合成和相态表征——推荐一个高分子化学与物理综合化学实验

介绍聚丙烯酸联苯酯的合成以及采用热分析、偏光显微镜、X射线衍射等方法进行聚合物液晶相态表征的综合性实验方法。讨论了实验所得结果和合成与性能表征过程中的影响因素以及该实验在本科生综合化学实验课中的教学效果。     

功能高分子材料综合实验设计:荧光稀土液晶高分子防伪膜的制备

设计了一个综合性实验,将荧光稀土液晶高分子防伪膜的制备和现代分析测试技术应用于高分子专业的教学实验中,以提高学生的综合实践能力。实验包括荧光稀土液晶高分子的制备、表征、防伪性能评价3大部分。采用FTIR、荧光光谱仪、POM、XRD、TG表征荧光稀土液晶高分子的结构与性能;制备荧光稀土液晶高分子防伪膜对其防伪性能进行评价,给整个实验增添趣味性与实用性。通过开设该实验,可让学生了解功能高分子的前沿知识及现代分析测试技术的基本原理和用途,掌握专业的实验操作与数据处理方法,提高学生的综合实践能力和专业素质。学生实验证明该综合实验适用于本科实验教学。     

石墨烯基高分子复合材料的研究进展

自2004年石墨烯被发现以来,石墨烯优异的机械、热学、电学及光学性能引起广大学者的浓厚兴趣,许多石墨烯基高分子复合材料被相继合成和表征,研究显示,石墨烯基高分子复合材料有着广泛的应用前景。本文对石墨烯基高分子复合材料的研究进展进行了综述,重点对石墨烯基高分子复合材料的制备方法和性能进行了阐述,并对其在传感器、太阳能电池、超级电容器及其他方面的应用做了相关介绍,并对石墨烯／高分子复合材料的发展前景进行了展望。     

共轭高分子链构象和溶液聚集结构研究进展

共轭高分子具有优异的光电性质和可加工性,被广泛用于有机光电器件的制备。共轭单元的存在使得此类高分子具有更刚性的主链结构。由于较强的分子间相互作用,共轭高分子容易在溶液中形成组装结构。共轭高分子的链构象、组装体结构、薄膜形貌和光电性能之间的联系研究成为了本领域的研究热点。然而,共轭高分子在可见光区存在较强的吸收效应,用传统的光散射技术对共轭高分子溶液的研究充满挑战。本文总结了近年来对于共轭高分子链刚性的研究,并从分子尺度上讨论了链结构与光学、电学性能间可能存在的关联;进一步阐述了共轭高分子溶液聚集的形成和演化,总结了溶液聚集与成膜过程中影响场效应迁移率的因素。试图在不同尺度上讨论共轭高分子的微观结构与宏观性能之间的关系。     

微型高分子科学综合实验设计——MMA与4-VP共聚物的合成与表征

介绍一个微型高分子科学综合实验--MMA与4_VP共聚物的合成与表征.该实验以高分子设计理论为基础,通过MMA和4_VP的共聚及改性反应,合成具有特种性能的固体聚电解质,并做IR、XRD、DSC、溶胀度、电阻等性能的表征与测试.     

高分子负载咪唑啉钯催化剂的合成及其对Heck反应的催化性能研究

以普通商品聚丙烯腈(PAN)为原料, 合成了四种功能基化的纤维高分子载体, 挑选出其中一种与金属钯盐反应合成出了高分子负载钯催化剂. 利用元素分析、红外光谱、原子吸收光谱、SEM及XPS等手段对其结构进行了表征. 研究了该催化剂对碘代苯与丙烯酸乙酯反应的催化性能及循环使用性能.     

新型电控荧光聚合物的合成与性能研究——推荐一个综合化学实验

介绍一个研究探索型大学化学综合性实验——新型电控荧光聚合物的合成与性能研究。内容包括电控荧光聚合物的合成及电控荧光性能的相关测试。通过本实验的实践,使学生在掌握基础理论和基本实验技能的同时,提高独立实验能力和创新意识。本实验的开展还可以使学生接触到学科的前沿领域,激发学生对科学研究的兴趣,培养学生的科研探究能力。     

多酸配位聚合物的制备与表征——推荐一个综合化学实验

介绍了一个综合化学新实验--多酸配位聚合物的制备与表征。通过杂多酸和有机配体的合成、多酸配位聚合物的制备和性能表征,使学生了解多酸配位聚合物这一无机合成化学前沿领域,在引导学生进行材料合成及性质表征的过程中,提高学生对已学知识融会贯通的能力,提升学生学习化学的兴趣。本实验综合了无机、有机化学知识点以及实验、仪器操作和数据分析能力的培养,可纳入高年级综合化学实验。     

BODIPY基荧光探针的合成、表征及对铜离子的检测——推荐一个大学综合化学实验

介绍了一个大学综合化学实验——BODIPY基荧光探针的合成、表征及对铜离子的检测。该实验是一个科研转化的大学生综合化学实验,内容包括3,5-二氯BODIY的合成、BODIPY基荧光探针分子的合成,以及利用紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪检测目标分子对金属离子的响应性。通过本实验,使学生了解BODIPY基荧光传感器这一科研前沿领域,激发学生对科学研究的兴趣,培养学生的科研探究能力。本实验综合了有机化学、仪器分析和应用波谱学知识点的学习,培养学生的实验操作技能,提升学生的综合及创新能力,建议纳入高年级综合化学实验课程。     

镉配位聚合物的合成及其染料吸附性能研究综合实验*

介绍了一个研究型综合实验,涉及镉配位聚合物的合成及其染料吸附性能研究。该实验使用常见有机配体丁二酸、1,4-二(1-咪唑)苯与硝酸镉四水合物,在溶剂热条件下进行反应得到一例镉配位聚合物。利用X射线单晶衍射、X射线粉末衍射、热重分析、红外光谱对配位聚合物进行结构表征,并对其染料吸附性能进行研究。该实验将科学研究热点融入基础实验教学,既巩固了学生的基础理论知识,提高了实验技能,又拓展了学生的科学视野,加强了他们独立分析问题、解决问题的能力,有利于培养学生的创新精神和实践能力。     

Electroluminescence and Photoluminescence of Conjugated Polymer Films Prepared by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Naphthalene

Polymer light-emitting devices were fabricated utilizing plasma polymerized thin films as emissive layers. These conjugated polymer films were prepared by RF plasma enhanced chemical vapor deposition using naphthalene as monomer. The effect of different applied powers on the chemical structure and optical properties of the conjugated polymers was investigated. Fourier transform infrared (FTIR) and Raman spectroscopies confirmed that a conjugated polymer film with a 3-D cross-linked network was developed. By increasing the power, products tended to form as highly cross-linked polymer films. The fabricated devices showed broadband Electroluminescence (EL) emission peaks with center at 535–550 nm. Photoluminescence (PL) spectra of plasma polymers showed different excimeric emissions, resulted from crosslinked architecture. As the plasma power increased, the optical properties showed two different domains; up to 200 W, EL, PL and UV–Vis spectra red-shifted and broadened significantly. At higher powers, a reverse behavior was observed. Also, the relation between the film structure and plasma species was investigated using optical emission spectroscopy.     

锌配位聚合物的制备与表征——推荐一个无机化学综合实验

介绍了一个无机化学综合型新实验——锌配位聚合物的制备与表征。通过有机配体的合成、金属有机框架材料的制备及其相关结构和性能表征,使学生了解金属有机框架这一科研前沿领域,在引导学生进行实验操作、解释及归纳的过程中,提升学生的综合及创新能力。本实验综合了无机、有机和分析化学知识点的学习与实验操作能力的培养,建议纳入高年级综合型化学实验课。     

聚苯胺-木质素磺酸复合物的合成及其染料吸附性能——介绍一个综合性研究型实验

以苯胺为单体,木质素磺酸为分散剂,采用化学氧化聚合法合成成本低廉、吸附性能优异的聚苯胺-木质素磺酸(PAL)复合物。要求学生掌握复合物的合成操作步骤、复合物的表征及其染料吸附性能测试的方法。通过对比实验结果,为研究型实验教学提供思路。该实验利于加深学生对高分子学科知识的理解与运用,培养他们的综合实验能力。     

Conformation Control of Conjugated Polymers

In the past few decades, conjugated polymers have aroused extensive interest in organic electronic applications. The electrical performance of conjugated polymers has a close relationship with their backbone conformation. The conformation of the polymer backbone strongly affects the πelectron delocalization along polymer chains, the energy band gap, interchain interactions, and further affects charge transport properties. To realize a rigid coplanar backbone that usually possesses efficient intrachain charge transport properties and enhanced π–π stackings, such conformation control becomes a useful strategy to achieve high-performance (semi)conducting polymers. This minireview summarizes the most important polymer structures through conformation control at the molecular level, and then divides these rigid coplanar conjugated polymers into three categories: 1) noncovalent interactions locked conjugated polymers; 2) double-bond linked conjugated polymers; 3) ladder conjugated polymers. The effect of the conformation control on physical nature, optoelectronic properties, and their device performance is also discussed, as well as the challenges of chemical synthesis and structural characterization.     

Novel Bipolar Conjugated Polymer Containing Both Triphenylamine and Oxadizole Units

A novel bipolar conjugated polymer containing triphenylamine and 1,3,4-oxadiazole units was synthesized by Suzuki reaction.Its structure and properties were characterized by NMR,IR,UV-Vis,PL spectroscopy and electrochemical measurement. The photoluminescent spectroscopy and cyclic voltammograms measurement demonstrated that the resulting polymer shows blue emission (477 nm) and possesses both electron and hole-transporting property.     

Spectroscopic Investigation of Oxygen- and Water-Induced Electron Trapping and Charge Transport Instabilities in n-type Polymer Semiconductors

We present an optical spectroscopy study on the role of oxygen and water in electron trapping and storage/bias-stress degradation of n-type polymer field-effect transistors based on one of the most widely studied electron transporting conjugated polymers, poly{[N,N9-bis(2-octyldodecyl)-naphthalene-1,4,5,8-bis(dicarboximide)-2,6-diyl]-alt-5,59-(2,29-bisthiophene)} (P(NDI2OD-T2)). We combine results obtained from charge accumulation spectroscopy, which allow optical quantification of the concentration of mobile and trapped charges in the polymer film, with electrical characterization of P(NDI2OD-T2) organic field-effect transistors to study the mechanism for storage and bias-stress degradation upon exposure to dry air/oxygen and humid nitrogen/water environments, thus separating the effect of the two molecules and determining the nature of their interaction with the polymer. We find that the stability upon oxygen exposure is limited by an interaction between the neutral polymer and molecular oxygen leading to a reduction in electron mobility in the bulk of the semiconductor. We use density functional theory quantum chemical calculations to ascribe the drop in mobility to the formation of a shallow, localized, oxygen-induced trap level, 0.34 eV below the delocalized lowest unoccupied molecular orbital of P(NDI2OD-T2). In contrast, the stability of the polymer anion against water is limited by two competing reactions, one involving the electrochemical oxidation of the polymer anion by water without degradation of the polymer and the other involving a radical anion-catalyzed chemical reaction of the polymer with water, in which the electron can be recycled and lead to further degradation reactions, such that a significant portion of the film is degraded after prolonged bias stressing. Using Raman spectroscopy, we have been able to ascribe this to a chemical interaction of water with the naphthalene diimide unit of the polymer. The degradation mechanisms identified here should be considered to explain electron trapping in other rylene diimides and possibly in other classes of conjugated polymers as well.