共軛聚合物的設計合成及其光電性能和傳感器的研究的中期報告

共軛聚合物的設計合成及其光電性能和傳感器的研究的中期報告前言：共軛聚合物是能夠傳導電子和孔穴的高分子材料，其在有機太陽能電池、有機場效晶體管、光電探測器和化學傳感器等領(lǐng)域具有廣泛應用前景。要合成出高性能的共軛聚合物，需要從分子設計、化學合成和材料表征等多層面進行探索。本文主要介紹了我們團隊在共軛聚合物領(lǐng)域的研究進展，包括分子設計、合成方法及其光電性能和傳感器等方面的研究。一、分子設計在設計共軛聚合物分子結(jié)構(gòu)時，需要考慮分子的能帶結(jié)構(gòu)、能級分布和分子間的相互作用等因素。我們主要從以下幾個方面出發(fā)進行設計：1.設計合適的電子受體單元電子受體單元是共軛聚合物中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)單元，對于分子的電子結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)有著重要的影響。我們選用了化學惰性較強的卟啉、吡啶二酮等大體積、大共振結(jié)構(gòu)的單元作為電子受體單元。2.調(diào)控分子的共軛結(jié)構(gòu)共軛結(jié)構(gòu)的調(diào)控是共軛聚合物設計中的重要研究方向。我們將合適的電子受體單元與具有良好共軛性的電子給體單元進行連接，在分子內(nèi)部構(gòu)建起一定的共軛體系。3.引入有機官能團在設計分子結(jié)構(gòu)時，我們引入了一些有機官能團，如酞菁、苯菁等，以拓展分子的光電性質(zhì)，同時增強分子間的作用力，從而提高材料的穩(wěn)定性和性能。二、化學合成在分子設計的基礎上，我們采用不同的化學合成方法，合成出了一系列高性能的共軛聚合物。1.采用芳香互反應法合成我們采用芳香互反應法合成出一種新型的共軛聚合物PPDPBI。該方法具有簡單、操作條件溫和、收率高等優(yōu)點。PPDPBI樣品表現(xiàn)出良好的光電性質(zhì)，有望在有機光電器件中應用。2.采用Stille偶聯(lián)反應法合成采用Stille偶聯(lián)反應法合成了一種新型的電子給體-電子受體-電子給體型共軛聚合物，分子中采用了雜環(huán)硒類電子受體單元。該共軛聚合物具有高的空穴軌道能級和低的導帶軌道能級，且在薄膜形態(tài)下具有較強的吸收和熒光性能。三、光電性能和傳感器通過對合成的共軛聚合物的光電性質(zhì)和傳感器性能的測試，可以深入了解分子結(jié)構(gòu)和合成方法對共軛聚合物性質(zhì)的影響。1.光電性能研究測試表明，合成的共軛聚合物具有較好的吸收和熒光性能，其中PPDPBI在薄膜形態(tài)下表現(xiàn)出較強的熒光性能，可以應用于有機光電器件。此外，還利用空穴和電子在共軛聚合物中的輸運性質(zhì)，構(gòu)建了有機場效晶體管。2.傳感器研究我們利用共軛聚合物對化學物質(zhì)的響應性質(zhì)，研發(fā)了一種新型的動態(tài)光學傳感器。通過光學測量方法，實現(xiàn)了對化合物濃度的高靈敏、快速檢測。結(jié)論：通過對共軛聚合物的分子設計和化學合成的研究，得到了多種具有優(yōu)異光電性質(zhì)的共軛聚合物。同時，我們研發(fā)了一種新型的動態(tài)光學傳感器，為化學傳感領(lǐng)域的研