共轭大分子的合成、组装与性质研究

• 作 者: 朱博
• 机 构: 中国科学院化学研究所
• 出 处: 中国科学院化学研究所
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: π共轭体

π共轭体系化合物具有优异的光学和电学性能，随着人们对其研究的不断深入，其应用领域不断扩大，主要涉及发光二极管、光伏电池、激光器件、场效应晶体管、化学和生物传感器等多个领域。π共轭体系化合物的研究无论从分子设计、材料合成、导电机理、光电磁物理性能及技术应用探索上已经取得了重要的进展，部分研究正在向产业化方向迈进，使得这类材料成为材料科学的前沿领域和研究热点。本论文着眼于新型功能π共轭体系材料的制备，从分子设计的角度合成了具有不同特殊功能的π共轭体系化合物。针对水溶性共轭大分子的分子结构与自组装行为关系以及共轭聚合物通过多价作用对单臂碳纳米管的非共价修饰改性等方面，开展了下面三个体系的设计和研究：　　
1、设计合成了一系列新型水溶性树枝化聚(芴-苯)类高分子，在高分子侧基引入不同代数的水溶性树枝化基团。对这类化合物进行了光学性质的研究，发现这些聚合物在水中的溶解性和荧光量子效率随着侧基引入的树枝状基团体积的增大而呈明显增加。去保护后的高代数树枝化聚合物在水中拥有极高的荧光量子效率。　　
2、设计合成了一组带有不同代数树枝化基团的双亲性芘的衍生物，并对其进行了自组装行为的研究。三种双亲分子分别形成了均一分布的纳米管一维结构、宽度不均的带状结构或粗细不均的纳米纤维结构。通过研究这组拥有相似和不同因素的弱相互作用力的分子的自组装行为，探讨了不同结构对组装机理和组装形貌的影响。　　
3、根据超分子科学领域中的“多价作用”理论，设计合成了两种多功能化共轭聚合物。接枝有提供聚合物在溶剂中良好溶解性的烷基链或水溶性树枝状分子的共轭聚合物，同时具有主链聚芴骨架和侧链的芘基团两种可与碳纳米管表面产生π-π相互作用的基团。与仅含芘基团的化合物或仅含有聚芴主链的聚合物相比，这种由“多价作用”共轭聚合物非共价修饰的单臂碳纳米管在常用的有机溶剂中具有非常好的溶解度。