聚苯类共轭聚合物的合成及荧光特性研究

聚苯类共轭聚合物的合成及荧光特性研究李建科阳明书漆宗能王佛松（中国科学院化学研究所工程塑料国家重点实验室北京１０００８０）关键词聚对苯，共轭聚合物，吸收光谱，荧光光谱，发光共轭聚合物在非线性光学、光电化学池、二次电池等方面有着广泛的应用前景，近...     

共轭聚合物荧光传感器的研究进展

共轭聚合物具有共轭分子导线结构,局部微扰在整个聚合物分子链甚至整个聚合物体系内即能得到放大利用,这一性质决定了其具有检测超低含量待测物的能力,且表现出强于小分子荧光传感器的灵敏度.本文概述了荧光共轭聚合物的传感机理,并举例介绍了近年报道的以共轭聚合物为基础的荧光传感器在检测离子及有机小分子方面的应用.     

非共轭型荧光聚合物的研究进展

具有聚集诱导发光(AIE)效应的聚合物一般是由π-π共轭基元充当发色团。近年来,聚合物中仅含脂肪胺、羰基、酯基等传统意义上的非共轭基元的助色团,在特定条件的激发下也能发射肉眼可见的明亮荧光。相对于含有苯环或杂环的共轭型聚合物,非共轭型荧光聚合物具有低的生物毒性和环境友好性,因此在生物探针、药物传输、生物成像等领域拥有巨大的发展潜力。但其发光机理众说纷纭,因此,探索并揭示非共轭型荧光聚合物的发光机理成为十分具有挑战的工作。本文主要以非共轭型荧光聚合物的种类为主线,包括超支化聚酰胺胺、聚氨基酯、聚乙烯亚胺、聚硅氧烷等,主要对其发光机理和近年来的应用研究进展进行概述。     

一种含三苯胺链段的PPV类交替共聚物的合成、表征及性能

合成了三苯胺二醛和1-甲氧基-4-辛氧基-2,5-二甲苯双(三苯基氯化)两种单体,通过Wittig反应制得了共轭聚合物,对共轭聚合物进行了表征和性能测试.这类共轭聚合物的氯仿溶液和膜在紫外光激发下能发出强的蓝绿光,与小分子三苯胺衍生物(TPD)相比,具有相对较高的热稳定性和良好的成膜性.电化学分析表明聚合物具有很好的空穴传输能力.同时对共轭聚合物的光致发光和电致发光性能进行了研究,结果表明,此聚合物与同类聚对亚苯基亚乙烯基(PPV)型聚合物相比具有较低的驱动电压和较高的发光亮度,是一种潜在的有机高分子电致发光材料.     

水溶性含糖共轭聚合物的制备及应用

水溶性共轭聚合物具有优异的光学稳定性、高亮度、易于修饰和水溶性等特点,广泛应用于离子检测、蛋白检测和生物成像等领域。水溶性共轭聚合物主要通过在共轭聚合物的侧基或端基修饰水溶性的离子基团或水溶性聚合物实现其水溶性,水溶性共轭聚合物还可以通过引入功能性基团或聚合物使其具备不同的功能特性。糖化合物是天然存在的一类生物分子且大部分具有水溶性的特点,因此最近十几年来科研工作者将糖化合物引入共轭聚合物中以赋予共轭聚合物糖化合物的生物功能特性。本文总结了水溶性含糖共轭聚合物的制备方法、化学结构及其在凝集素、细菌检测和细胞荧光成像中的应用。最后总结了此类聚合物的特性、发展方向及目前所需解决的问题。     

可溶性共轭聚席夫碱的合成、表征及电性能

本文以对苯二胺分别与乙二醛、丁二酮、３，４－己二酮和４，５－辛二酮缩聚合成了四种主链结构相同而侧基各异的新颖共轭性聚席夫碱．采用红外光谱和元素分析等方法对聚合物进行了表征．发现带有侧烷基的共轭性聚席夫碱能溶于一般有机溶剂；不同侧基的聚席夫碱溶解性是：两基聚席夫碱＞乙基聚席夫碱＞甲基聚度夫碱．测定了四种共轭聚席夫碱的本征导电率及其与温度的关系，结果表明，聚合物具有半导体性质．当聚合物以碘掺杂后，导电率可从１０－１１－１０－１２Ｓ／ｃｍ增加到１０－３－１０－４Ｓ／ｃｍ．探讨了共轭聚合物的侧基取代对掺杂后导电性的影响．     

催化转移缩聚在可控合成共轭聚合物中的应用

共轭聚合物在光电子信息领域具有非常广阔的应用前景,受到了广泛的关注和研究.大部分共轭聚合物通常采用过渡金属络合物催化偶联的方法得到,然而这类方法对单体纯度要求高、反应时间长、条件苛刻,而且很难精确控制共轭聚合物的分子量、多分散性以及链端基团.近年来,催化转移缩聚作为一种可控合成共轭聚合物的新方法,引起了人们的浓厚兴趣.在这类反应过程中催化剂能发生分子内转移到达链端,活化聚合物链端官能团,随后与单体反应进行聚合物链的增长,因此反应遵循链增长机理,可以实现对共轭聚合物结构特性的有效控制,如分子量、多分散性和分子结构/构型等.目前,通过催化转移缩聚已经成功合成出一系列分子量可控、分散度窄的共轭均聚物、聚合物刷、毛发状核壳微粒、嵌段共聚物、交替共聚物以及大分子引发剂、大分子单体(用于制备刚-柔嵌段共聚物)等.本文结合国内外的研究现状对催化转移缩聚反应可控合成共轭聚合物及其机理作了较为全面的综述,并展望了其发展趋势.     

含醌式结构共轭聚合物的研究进展

共轭聚合物由于其优异的溶液加工特性和良好的机械性能,近些年来受到了学术界和工业界的广泛关注.将π电子离域性好、刚性强以及LUMO能级低的醌式单元引入共轭主链是构建高性能聚合物半导体材料的潜在方法.然而,如何将醌式结构引入聚合物体系具有一定的挑战.本专论总结了近年来含醌式结构共轭聚合物的研究进展,按照醌式单体的结构分类,介绍了醌式单体的设计与合成,以及含醌式结构共轭聚合物在不同光电器件中的应用,并论述了该领域研究过程中存在的问题和未来发展方向,以期为高性能聚合物半导体材料的开发提供借鉴和指导.     

水/醇溶聚合物界面材料在聚合物光电器件中的应用及性能研究

系统研究了系列不同共轭与非共轭水/醇溶聚合物作为界面修饰材料在聚合物发光二极管和聚合物太阳电池中的应用及结构性能关系. 研究了界面层厚度, 器件金属电极功函对材料界面修饰性能的影响. 在此基础上, 系统对比研究了共轭与非共轭水/醇溶聚合物界面材料在不同聚合物光电器件中界面修饰性能的差别. 内建电势测试与器件研究结果表明, 在聚合物发光二极管中, 共轭材料表现出明显优于非共轭材料的性能, 特别是在超高功函数的金属金电极器件中, 共轭的水/醇溶聚合物材料依然表现出很好的电子注入/传输性能; 在聚合物太阳电池中, 共轭材料的界面修饰性能也优于非共轭类界面修饰材料.     

共轭聚合物在病原微生物识别、成像与杀伤中的应用研究

共轭聚合物骨架为离域电子结构,当在侧链引入正电荷基团或者选择性基团时,能与病原微生物通过静电作用或者特异性作用等结合,从而实现对不同病原微生物的识别与成像.此外,共轭聚合物还具有光毒性与暗毒性,光照下直接敏化或者通过能量转移产生活性氧,而且末端带有季铵盐基团具有广谱杀伤能力,所以共轭聚合物可用于病原微生物的杀伤.本文综述了共轭聚合物在病原微生物识别、成像与杀伤领域中的研究进展.