芴2,7位取代的9,9’-二芳基螺芴类化合物的合成及性能

设计并合成了一系列以三苯胺为核,芴衍生物为外围基团的有机蓝光小分子,该合成通过Suzuki反应在9-芳基芴的2位和(或)7位引入相同或不同取代基作为模块,并利用Friedel-Crafts反应将4-甲基三苯胺与这一系列模块结合.用NMR,MS和元素分析进行结构表征.荧光测试结果表明该类化合物溶液的荧光发射波长范围在442～466 nm之间,属蓝光发射.电化学测试显示该类材料的HOMO能级位于-5.15～-5.19 eV之间.差示扫描量热仪与热重分析得出化合物的玻璃化转变温度在166℃以上,热分解温度高于398℃,表明该类材料具有良好的热稳定性.     

螺二芴基可溶性共聚物的合成及发光性能

以9,9'-螺二芴和不同链长的二烷氧基苯为单体, 以FeCl3为催化剂, 采用化学氧化法合成了一系列聚合物发光材料. 溶解度测试表明, 共聚物在二氯甲烷、四氢呋喃(THF)、氯仿等极性溶剂中具有良好的溶解性. 利用核磁共振氢谱(1H NMR)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱和荧光(PL)光谱研究了共聚物的化学结构和发光性能, 结果表明共聚物在二甲基亚砜(DMSO)中均发射蓝色荧光, 最大吸收和荧光发射峰分别为356和413 nm. 以硫酸奎宁溶液作为参比, 测得共聚物的荧光量子效率为0.69至0.77. 通过循环伏安法(CV)测得所合成的三种共聚物的最高占有分子轨道(HOMO)能级均位于-5.85至-5.69 eV之间.     

多色显示树枝状聚(3, 6-双噻吩咔唑)及其共聚物的电化学和电致变色性能

设计合成了一种新型的基于咔唑单元的树枝状3, 6-双噻吩咔唑衍生物(BTCPh),通过电化学聚合法制备出其均聚物及与3, 4-乙烯二氧噻吩(EDOT)的共聚物薄膜.利用电化学工作站-紫外可见光谱联用装置对两种聚合物的光谱电化学和电致变色(EC)性能进行表征.测试结果表明,均聚物(PBTCPh)薄膜在不同电压下可显示黄、绿、蓝、灰四种颜色;而EDOT单元的引入使共聚物P(BTCPh-EDOT)进一步增加了掺杂态,从而显示出更加丰富的五种颜色(橙、绿、棕绿、蓝、灰).此外,两种聚合物薄膜均具有良好的光学对比度和快速的响应速度,因而使其在智能窗及显示器方面展现了潜在的应用前景.     

单体摩尔比对共聚物电化学及电致变色性质的影响

通过电化学聚合法制备了3, 6-(二噻吩基)-9-(二茂铁甲酸己酯基)-咔唑(BTC-H-Fc)与3, 4-乙烯二氧噻吩(EDOT)不同摩尔比下的共聚物,并运用电化学、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱及光谱电化学对其结构与性能进行了表征。研究结果表明所得共聚物均能显示良好的电化学特性,光谱电化学测试结果表明,当摩尔浓度比为1时, P(BTC-H-Fc:EDOT)-1中性态下表现浅绿色,且随着施加电压增加转变为绿色和紫色; P(BTC-H-Fc:EDOT)-4则显示了最丰富的颜色,可在中性态的红褐色、棕黄色、绿色、蓝色和紫色五种颜色之间可逆变换;当摩尔比继续增加时, P(BTC-H-Fc:EDOT)-8可以显示红褐色、灰黑色、蓝绿色和天空蓝四种颜色。另外,三种摩尔比的聚合物薄膜还具有不错的光学对比度,转换响应时间及着色效率,该性能为其在电致变色器件的应用提供了潜力。     

基于苯乙烯腈结构的可逆力致变色化合物的合成及性能

合成了一种棒形的化合物4,4'-二(α-腈基-4-苯丙氧基苯乙烯)联苯(Ben-DCSB), 利用核磁共振(NMR)、质谱(EI-MS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和元素分析等对其进行了结构表征. 对Ben-DCSB重结晶粉末进行研磨后, 其发光颜色从蓝绿色变成黄绿色, 荧光量子效率(Φ_F)从初始的52.7%变为38.7%, 表明该化合物具有力致变色性质. 扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)和荧光寿命等测试结果显示, 这种现象是由于在外界环境刺激下改变了Ben-DCSB在聚集态下的分子堆积结构所造成的. 研磨后的样品暴露在溶剂蒸气(乙醇、二氯甲烷、四氢呋喃或丙酮)或100 ℃温度下放置2 min又能转换回初始状态的蓝绿色荧光, 表明化合物研磨后的样品具有气致和热致变色性能, 且展现出可逆变色性能. 对该化合物进行多次“力-溶剂蒸气刺激”和“力-热刺激”循环实验, 结果显示其具有很好的荧光可逆转换性能. 热分析结果显示化合物Ben-DCSB在194 ℃和212 ℃间存在向列相(纹影织构)的液晶态; 其热分解温度为362 ℃, 表明该化合物具有较好的热稳定性.     

基于蒽/芘分子封端的芴-芳胺衍生物的可溶液加工的蓝光材料的合成与光电性质

合成了两类分别基于芘和蒽封端的芴-芳胺衍生物（FAn,FPy）的新型可溶液加工蓝色发光分子,两种材料均溶于常规的有机溶剂,并且可以旋涂成膜. 通过紫外-可见光谱和荧光光谱对其在溶液中和固态薄膜下的光学性能进行了表征,发现这两类分子在固态下发射峰分别位于449和465 nm,属于蓝色发光材料. 并通过循环伏安法表征了其电化学性能,计算得出FAn和FPy的最高占据分子轨道（HOMO）能级分别为-5.37 和-5.36eV. 结果表明N-己基二苯胺的引入有效阻止了分子在固态下的平面堆积,抑制了长波发射,并且提高了分子HOMO能级,改善了空穴注入能力. 差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）测试表明这两类化合物均显示出良好的热稳定性,其中FAn的玻璃化转变温度和热分解温度分别达到了207和439 ℃. 良好的性能使得这两类材料成为一种潜在的可溶液加工的蓝光材料.     

多色显示电致变色聚合物叠层复合薄膜的可控制备

在氧化铟锡透明导电玻璃(ITO)电极上电化学聚合依次得到聚4,4',4″-三[4-(2-联噻吩基)苯基]胺(PTBTPA)和聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)薄膜, 从而可控制备出叠层复合薄膜. 由红外光谱(FTIR)和场发射扫描电镜(SEM)表征了复合薄膜. 紫外-可见吸收光谱和电化学测试结果表明, 相对于PTBTPA薄膜(中性态橙色到氧化态深灰色)与PEDOT薄膜(中性态深蓝色到氧化态浅蓝色)的颜色变化, 叠层复合薄膜在不同的电压下能够展现出从橙色→蓝色→墨绿色的颜色变化, 并保持了较好的电化学活性和光学对比度. 这主要源于中性态吸收光谱和颜色显示互补的电致变色材料的选择. 本文提供了一种简单有效的制备多色乃至全色显示的电致变色材料的方法, 该方法同样适用于其它聚合物电致变色材料体系.     

偶联噻吩引入对三苯胺成膜性提高及电致变色性能增强

合成了一种以三苯胺(TPA)为核、偶联噻吩为端基的有机小分子4,4'4?-三[4-(2-联噻吩基)苯基]胺(TBTPA), 并通过电化学聚合得到其相应的聚合物PTBTPA. 运用电化学工作站和紫外-可见光谱仪连用对该聚合物膜的光谱电化学性质进行了测试. 与先前已报道的三[4-(2-噻吩基)苯基]胺(TTPA)相比, TBTPA呈现出更好的电化学氧化还原活性. 在电化学聚合过程中, PTBTPA膜呈现出更好的成膜性能且在不同的电位下可以显示三种颜色(深橙色、橄榄绿、暗灰色). 此外, 光谱电化学测试结果表明, 与先前报道的PTTPA相比, PTBTPA具有更好的电致变色(EC)性能, 高的颜色对比度(44.7%), 更高的透射对比度(ΔT, 在720 及1100 nm处对比度分别为49%和52%)及较快的响应时间(在720 nm时为0.93 s, 在1100 nm 时为0.91 s), 同时, PTBTPA具有更高的着色效率(720 nm时为198 cm²·C^-1, 1100 nm时为285 cm²·C^-1). 从扫描电镜(SEM)照片得出PTBTPA薄膜呈现微球颗粒堆积形貌, 颗粒粒径为500 nm左右, 比PTTPA的粒径小. 良好的性能表明PTBTPA在电致变色器件上具有很大的应用前景.     

具有双极性端枝的3D结构化合物的合成及光学性能

通过Friedel-Crafts和Suzuki等反应合成了4种由核心和D-π-A双极性端基组成的3D结构类树枝状化合物, 并采用热重分析(TGA), 差热扫描量热分析和循环伏安等手段对其进行了表征. 结果表明, 该类化合物具有良好的热稳定性和电化学稳定性; 核的引入大大降低了端基D-π-A固态时分子间的聚集效应. 分子内电荷转移(ICT)导致化合物溶剂化效应的产生, 且其发光强度随着溶剂极性的变化而改变, 呈现正、 负溶致动力学现象.     

TiO2-PTPAT纳米核/壳结构复合膜的制备及电致变色性能

通过水热法在氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃基底上制备了垂直生长的二氧化钛(TiO₂)纳米棒阵列, 以TiO₂纳米棒阵列为模板采用电化学聚合法, 原位制备了TiO₂-聚三[2-(4-噻吩)苯]胺(PTPAT)纳米核/壳结构的复合薄膜, 相比于纯PTPAT薄膜, TiO₂-PTPAT复合薄膜显示出更好的电致变色(EC)性能. PTPAT薄膜在600 nm波长下的对比度为28%, 在1100 nm波长下的对比度为60%, 其褪色时间为3.86 s, 着色时间为5.52 s; TiO₂- PTPAT复合薄膜在600 nm波长下的对比度为43%, 在1100 nm波长下的对比度为79%, 其褪色时间为3.35 s, 着色时间为4.43 s, 表明核/壳复合结构薄膜的光学对比度和响应时间性能更加优异. 将PTPAT薄膜和TiO₂-PTPAT复合薄膜作为电致变色层组装成固态EC器件, 基于复合薄膜的器件具有更好的循环稳定性和更高的耐受电压. 复合薄膜在保持PTPAT薄膜原有的EC性能的基础上, 由于有序生长的纳米阵列结构的引入增加了薄膜的比表面积, 为电致变色过程中离子的掺杂和脱掺杂提供了更多有序通道, 从而加快了离子扩散速度. TiO₂阵列的引入也改善了聚合物薄膜与透明导电电极之间的界面结合情况, 从而提升了器件的稳定性.