功能化聚苯的设计、制备和应用的研究

• 作 者: 丁雨佳
• 出 处: 中国科学技术大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 发光共轭聚合物 柔性薄膜 荧光监测催化剂

发光共轭聚合物(LCP),尤其是π-共轭聚合物(π-CPs),由于其优良的内在一维结构、长程共轭结构和结构稳定性,在工业和基础研究中得到了广泛的关注,在有机发光二极管(OLED)、场效应晶体管、太阳能电池和生物/化学传感器等领域具有应用前景。在这些π-CPs中,聚苯,尤其是聚(对苯)(PPP),结构简单可用于荧光。但它存在合成方法复杂、条件苛刻、热稳定性和光稳定性差、荧光寿命短、荧光猝灭等问题,阻碍了其在光电器件中的应用。与在侧链上添加柔性、可溶官能团的传统合成方法不同,本工作提供了一种温和水相条件下高效合成一系列非取代聚苯的新方法,并获得了具有多色荧光发射(475～386 nm)、荧光稳定性好、量子效率高(70%)的发光共轭聚合物。详尽的结构、光学表征和理论研究表明,聚苯分子光学行为的改善是由于将间苯单元引入聚苯骨架结构增强电子局域效应,打破链间π-π堆积作用。在聚苯的末端修饰了N-中心的给电子基团,影响了整个聚苯分子共轭结构的排布,获得了蓝绿色发光产物PHMP-DMA(最大发射为475 nm)。依据孤立分子导线理论,通过柔性聚合物(PVP和PEG)包封聚苯,进一步获得了具有高荧光性能的弹性薄膜。有趣的是,通过铃木缩聚法合成所需的聚苯时,钯催化剂Pd(OAC)2在原位转化成钯纳米团簇,合适的溶剂条件阻碍了钯纳米颗粒的聚集和失活,聚苯也为钯纳米团簇的成核和生长提供了合适的基底。结构表征表明,Pd@PHMP中钯纳米团簇具有更小的尺寸和均匀分散性。Pd@PHMP作为催化剂,在催化4-硝基酚的还原反应时表现了高的催化活性(反应常数(k)=1.10 min-1),比商业催化剂Pd/C的催化性能更高。引人注目的是,由于硝基芳香化合物对PHMP的荧光有淬灭作用,而还原产物的荧光淬灭作用很弱,通过监测反应体系中PHMP的荧光,可以实时监测硝基芳香族化合物的还原反应的反应进程。本工作了提供了温和、低成本、高效地合成多种聚苯荧光材料的新方法,并对其进行了后修饰和封装成膜,为短波长发射荧光材料在工业、商业的应用提供了可能。同时,将高活性的钯纳米团簇封装在荧光聚苯材料中,具有高效的催化性能,并且可以对硝基芳香化合物的还原过程进行实时监测。