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芳撑乙炔类共轭聚合物(polyl(aryleneethynylene)s,PAEs)是一种主链上具有炔键的特殊共轭聚合物。PAEs很容易随着环境的变化而产生构象转变及聚集态变化,随之可能形成集聚体和激基缔合物等低能量的缺陷。这些性质一方面使得PAEs具有显著的环境响应性即变色效应,如离子变色、热致变色、表面活性剂变色和溶致变色等,从而在化学和生物传感方面得到了很大的应用;另外一方面,这又使得其在固态时荧光量子效率低,发光光谱产生红移等,进而导致基于该材料的光电器件效率低下。此外,由于炔键的存在,PAEs聚合物不利于空穴的注入和传递,进一步阻碍了其在光电器件方面的应用。目前,PAEs在电致发光器件中的应用正在被逐渐开拓,热点问题主要是通过结构设计来减少PAEs在固态时的主链堆积和优化电子注入及传递,从而达到高效稳定的发光性能。
在此研究工作中,我们以聚芴撑乙炔和聚苯撑乙炔为研究对象,分别引入多面体倍半硅烷和类聚乙烯基咔唑为侧链来制备性能得到优化的芳撑乙炔类共轭聚合物。同时研究它们的化学结构、分子构象、固态结构和光物理性能之间的关系。对于含有多面体倍半硅烷的聚芴撑乙炔体系的体统研究表明,多面体倍半硅烷能够均匀分散于聚合物体系中。随着多面体倍半硅烷的含量增加,一方面,在固态低能量陷阱数量逐渐较少,固态绝对荧光量子效率逐步提高;另外一方面,光谱热稳定性也增加。对于以类聚乙烯基咔唑为侧链的接枝型聚苯撑乙炔的研究表明,类聚乙烯基咔唑侧链的存在提高了固态荧光量子效率,并与主链形成能量给受体结构。此外,类聚乙烯咔唑的存在还有效地较低了电子的注入能力,从一定程度上优化了电子空穴的平衡。