【摘要】：共軛聚合物光電子材料,相對于無機半導體等材料而言,具有輕薄、柔性好、可溶液加工、光電性質(zhì)可通過簡單化學修飾調(diào)控等特點,此顯著優(yōu)勢使得其在發(fā)光二極管、光伏器件、場效應管、有機信息存儲等有機/聚合物光電器件和化學生物傳感器方面有廣泛的應用。本文所述中性共軛聚合物特指非水溶性,側鏈無任何離子型功能基團和N,O,S等高電負性原子的共軛聚合物,區(qū)別于聚電解質(zhì)。本文發(fā)展了層層組裝方法,將中性共軛聚合物(conjugated polymers, CPs)或中性復合客體(包含中性光電小分子-PCBM的中性共軛聚合物)與水滑石(LDHs)納米片組裝成超分子復合薄膜,并對其光學性能、結構和形貌等進行了表征。(PFH-Ec/LDH)n薄膜熒光表征說明,薄膜能夠作為熒光化學傳感器特異性檢測PdⅡ、PtⅡ、PtⅣ、AuⅢ貴金屬離子和Pd納米粒子(Pd nanoparticles, Pd NPs)。進一步定量研究了Pd11對(PFH-Ec/LDH)n薄膜的熒光響應,并結合實驗數(shù)據(jù),初步探索了其熒光猝滅機制。中性小分子-中性共軛聚合物/LHD復合薄膜(PCBM-CP/LDH)n的研究表明,該復合薄膜能夠應用于有機太陽能電池。主要工作如下：1、通過將一系列中性共軛聚合物,如聚對苯撐乙炔(PPE)、聚芴(PHF)、聚噻吩(P3HT)等或中性復合客體(包含中性小分子PCBM的中性共軛聚合物)與LDH納米片層層組裝,本文成功構筑了一系列不同的中性共軛聚合物-LDH復合薄膜(CP-LDH)n和中性小分子PCBM-中性共軛聚合物/水滑石復合薄膜(PCBM-CP/LDH)n,所得兩類薄膜表面均勻,厚度可調(diào),均具有明顯的層狀有序結構。不同于常規(guī)的基于強靜電力的層層自組裝,本論文推測其組裝驅(qū)動力為弱的范德華力,可能存在新型氫鍵。突破了以往LDHs主體僅能與陰離子型客體組裝的界限,拓展了無機超分子材料的組裝范疇和應用范圍。此組裝方法有望適用于所有以上所述中性共軛聚合物或中性小分子-中性共軛聚合物二元中性體系。2、采用以上組裝方法,成功制備了中性聚芴-co-聚咔唑二嵌段共軛聚合物／水滑石復合薄膜(PFH-Ec/LDH)n。此薄膜作為熒光化學傳感器,能夠?qū)崿F(xiàn)對PdⅡ、PtⅡ、PtⅣ和AuⅢ等貴金屬離子和Pd納米粒子的熒光檢測。對PdⅡ離子,其檢測靈敏度高,熒光猝滅系數(shù)Ksv=5000 M-1,且在10-5M～10-2M范圍內(nèi),熒光強度與PdⅡ濃度負對數(shù)成線性關系,能夠應用于PdⅡ濃度的定量分析。對于Pd納米粒子,靈敏度更高,其熒光猝滅系數(shù)Ksv3×108 M-1,遠遠大于一般有效的猝滅劑(Ksv≈10-2-10-3M-1)。基于實驗事實,我們對熒光檢測機理進行了推測。本章提供了一種新型復合薄膜材料,應用于貴金屬離子和納米粒子的熒光檢測,對Pd納米粒子,具有超級熒光猝滅效應,檢測靈敏度高。3、同樣采用以上組裝方法,成功制備了中性小分子-中性共軛聚合物/LDH復合薄膜,如(PCBM-P3HT/LDH)N,(PCBM-PFPC/LDH)n等。薄膜熒光表征顯示,中性共軛聚合物電子給體和PCBM受體在LDHs層間實現(xiàn)了二維熒光猝滅。LDHs層間二維光致電荷轉(zhuǎn)移的發(fā)生表明(PCBM-CP/LDH)n薄膜能夠應用于有機太陽能電池。(PCBM-CP/LDH)n薄膜的成功制備為LDHs應用于有機太陽能電池活性層奠定了基礎。
[Abstract]:Conjugated Polymer Optoelectronic materials, compared with inorganic semiconductors and other materials, have the characteristics of light, thin, flexible, solution processing, photoelectric properties can be controlled by simple chemical modification. This remarkable advantage makes it in light-emitting diodes, photovoltaic devices, field effect transistors, organic information storage and other organic / Polymer Optoelectronic devices and chemical biology. The neutral conjugated polymers described in this paper are different from polyelectrolytes, especially those which are water-insoluble, have no ionic functional groups in the side chains and have high electronegativity atoms, such as N, O, S, etc. Supramolecular composite films containing neutral photoelectric small molecule-PCBM and hydrotalcite (LDHs) nanosheets were assembled and characterized in terms of optical properties, structure and morphology. The fluorescence response of Pd11 to (PFH-Ec/LDH) N thin films was further studied quantitatively. The fluorescence quenching mechanism of Pd11 thin films was preliminarily explored based on the experimental data. The main work is as follows: 1. A series of neutral conjugated polymers, such as poly (p-phenylene acetylene) (PPE), polyfluorene (PHF), polythiophene (P3HT) or neutral composite guest (neutral conjugated polymer containing neutral small molecule PCBM) and LDH nanosheets were assembled layer by layer. A series of different neutral conjugated polymer-LDH composites were successfully constructed. Unlike the conventional layered self-assembly based on strong electrostatic force, this paper speculates that the assembly driving force is weak Van der Waals force and may exist. This method is expected to be applicable to all the above mentioned neutral conjugated polymers or neutral small molecule-neutral conjugated polymers binary neutral systems. PdII, Pt II, Pt IV, and Au III were successfully synthesized as fluorescent chemical sensors. For Pd II ions, the fluorescence quenching coefficient Ksv = 5000M-1, the fluorescence detection of Pd II ions was high. In the range of 10-5M to 10-2M, the fluorescence intensity has a linear relationship with the negative logarithm of Pd II concentration, and can be applied to the quantitative analysis of Pd II concentration.For Pd nanoparticles, the sensitivity is higher, and the fluorescence quenching coefficient Ksv3 x108 M-1 is much higher than that of the general effective quenching agent (Ksv_10-2-10-3M-1). Based on the experimental facts, we have studied the fluorescence detection mechanism. This chapter provides a new kind of composite film material for the fluorescence detection of noble metal ions and nanoparticles. For Pd nanoparticles, it has superfluorescence quenching effect and high detection sensitivity. 3. Using the same assembly method, the neutral small molecule-neutral conjugated polymer/LDH composite films, such as (PCBM-P3H) were successfully prepared. T/LDH)N, (PCBM-PFPC/LDH)n and so on. The fluorescence characterization of the films showed that the two-dimensional fluorescence quenching of neutral conjugated polymer electron donors and PCBM receptors was realized between the layers of LDHs. The generation of two-dimensional photoinduced charge transfer between the layers of LDHs showed that (PCBM-CP/LDH) n films could be applied to organic solar cells. The active layer of organic solar cells laid the foundation.
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.2;O631

【共引文獻】

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本文編號：2229484