共轭高分子

D-A型共轭高分子是一类主链中含有电子给体（D：donor）和电子受体（A：acceptor）作为重复单元的聚合物材料。

它们的光学带隙可以通过D和A的电子结构来进行调节，而且内在醌式构型有利于分子间的堆积和载流子输运。

目前，D-A型共轭高分子在有机太阳能电池（OSC：organic solar cell）和有机薄膜晶体管（OTFT：organic thin-film transistor）中获得了广泛应用，但在有机发光二极管（OLED：organic light-emitting diode）方面的研究相对滞后。

一方面，基于D-A结构，热活化延迟荧光（TADF：thermally activated delayed fluorescence）小分子的研究如火如荼，蓝光、绿光和红光器件的外量子效率（EQE）均已超过20%。

另一方面，作为类似物，D-A型共轭高分子往往表现出非TADF行为。

这是因为，从D-A型小分子到D-A型共轭高分子，主链的共轭延伸会不可避免地增加电子跃迁前后的分子轨道重叠程度，导致单三线态能级差（E）变大，抑制反向系间穿越过程，最终使得TADF 性质消失。

为了解决这一问题，2016年日本九州大学的Adachi教授课题组采用含有n轨道的二苯甲酮作为电子受体，报道了具有明显TADF效应的D-A型共轭高分子，掺杂器件的EQE 为9.3%。

2020年，中国科学院长春应用化学研究所和云南大学的丁军桥课题组在D-A型共轭高分子研究中取得了突破，实现了高效率的掺杂和非掺杂热活化延迟荧光。

共轭高分子构建有机电致发光材料随着科技的进步和人们对环保、节能的追求，有机电致发光材料作为新一代发光材料备受关注。

其中，共轭高分子材料因其独特的电致发光特性而成为研究热点。

本文将重点探讨共轭高分子在构建有机电致发光材料方面的应用。

共轭高分子是由具有π电子的共轭系统连接而成的高分子。

它们具有良好的导电性和光学性质，可以通过调整共轭系统的结构和改变共轭系统的长度来实现不同颜色的发光。

在有机电致发光材料领域，共轭高分子具有以下几个方面的优势。

首先，共轭高分子具有较高的载流子迁移率。

共轭系统中的π电子能够在分子内自由传递，因此共轭高分子具有良好的电子传输性能。

同时，与传统的发光材料相比，共轭高分子的载流子迁移率更高，有利于提高材料的发光效率。

其次，共轭高分子能够通过固态聚集诱导发光（AIE）效应来提高发光效率。

传统的有机发光材料在溶液状态下通常会发生聚集引起的荧光猝灭现象，导致发光效率低下。

而共轭高分子由于其特殊的分子结构，可以在固态聚集状态下发射荧光，极大地提高了发光效率。

此外，共轭高分子具有良好的机械可加工性。

由于其分子链结构的可调性，共轭高分子材料可以采用不同的制备方法制备成薄膜、纳米颗粒等形式，并且能够通过改变共轭结构来调控材料的光学性质。

这使得共轭高分子在多种载体中的应用非常灵活。

在实际应用中，共轭高分子构建的有机电致发光材料已广泛应用于照明、显示、生物医学等领域。

首先，在照明领域，共轭高分子材料可以制备出高亮度、高效率的有机发光二极管（OLED）。

OLED作为新一代照明技术，具有色彩饱和度高、能耗低、可柔性等优势，已经成为发展方向。

而共轭高分子材料的应用使OLED的发光效果更加均匀且可调，能够满足更多场景下的照明需求。

其次，在显示领域，共轭高分子材料可以用于构建有机发光场效应晶体管（OFET）。

OFET作为一种新型的显示技术，具有反应速度快、透明度高等优势，因此被广泛应用于触控面板、柔性显示等领域。

功能高分子材料的特点：具有一定的力学性能，还具有某些特定功能的高分子材料。

材料的一次功能：当向材料输入的能量和信息与从材料输出的能量和信息属于同一形式时，即材料仅起能量和信息传递作用时，材料的这种功能成为一次功能。

材料的二次功能：当向材料输入和输出的能量不同形式时，材料起能量转换作用，这种功能称为二次功能。

有人把只具有二次功能的材料称为功能材料。

功能高分子材料按功能性的分类：磁，热，声，机械，生物，化学，光，电功能高分子材料和功能高分子的区别：功能高分子包括功能高分子材料。

官能团和功能高分子材料功能性的关系：1.官能团的性质对高分子的功能起主要作用。

2.聚合物与官能团协同作用。

3.聚合物骨架起作用。

4.官能团起辅助作用。

功能高分子材料的制备：1.通过高分子或小分子的化学反应。

2.通过特殊加工。

3.通过普通聚合物与功能材料复合。

吸附树脂：是一类多孔性的，适度交联的高分子聚合物。

吸附树脂的成孔：1。

惰性溶剂制孔。

2.线性高分子制孔。

3.后交联成孔。

吸附选择性：1.水溶性不大的有机化合物容易被吸附，且在水中的溶解性越差越容易被吸附。

2.吸附树脂难于吸附溶于有机溶剂中的有机物。

3.当化合物的极性基团增加时，树脂对其吸附能力也随之增加，如果树脂和化合物之间能发生氢键作用，吸附作用也将加强。

4.在同一树脂中，树脂对体积较大的化合物的吸附作用较强。

最早的离子交换功能树脂：甲醛与苯酚和甲醛与芳香胺的缩聚产物。

树脂的物理结构分类：凝胶型，大孔型和载体型离子交换树脂。

交联聚苯乙烯球粒的制备：制备交联聚苯乙烯球粒所用的单体为苯乙烯和二乙烯苯，在热引发剂的作用下将他们在水箱中进行悬浮聚合，得到珠状苯乙烯-二乙烯苯共聚物。

树脂的外形为球形的颗粒，颗粒的大小将会影响到它的使用性能。

因此树脂颗粒的直径是其重要的性能指标。

均一系数：表示粒径均一程度的参数，其数值越小，表示颗粒大小越均匀。

树脂的含水量：水的存在一方面是树脂的离子化集团和要交换的化合物分子离子化，以便进行交换;另一方面是树脂溶胀，产生内部的凝胶孔，以利于离子能以适当的速度在其中扩散。

共轭有机高分子结构设计与功能调控共轭有机高分子是指由一系列共轭键连接在一起的有机分子。

这种结构具有特殊的电子结构和导电性质，因此在化学、材料科学和电子学等领域有着广泛的应用。

共轭有机高分子的结构设计主要包括以下几个方面：1. 选择合适的单体：共轭有机高分子通常由含有共轭键的单体构成。

选择具有合适的官能团和结构的单体是设计共轭有机高分子的关键。

例如，苯环、咪唑和噻吩等具有共轭结构的单体都可以用来构建共轭有机高分子。

2. 控制共轭长度：共轭有机高分子的导电性质与共轭链的长度有关。

通过控制单体的选择和聚合条件，可以调控共轭链的长度，从而实现对导电性能的调控。

一般来说，共轭链长度越长，导电性能越好。

3. 引入官能团：通过在共轭有机高分子的结构中引入不同的官能团，可以实现对其化学性质的调控。

不同的官能团可以引入不同的化学反应，从而实现高分子材料的功能化。

4. 交联和掺杂：通过掺杂和交联等方法，可以实现共轭有机高分子结构的调控和功能的改变。

掺杂可以导致载流子浓度的调控，从而影响导电性能；交联可以改变高分子的物理性质，如机械强度和热稳定性。

对于共轭有机高分子的功能调控，主要有以下几个方面：1. 导电性能调控：通过控制共轭链的长度、单体的选择和结构的调控，可以实现共轭有机高分子的导电性能的调控。

这对于电子器件的设计和开发具有重要意义。

2. 光学性能调控：共轭有机高分子具有良好的光学性能，可以用于制备光电器件。

通过控制共轭链的长度和结构，可以调控共轭有机高分子的吸收光谱和发光性能，从而实现对其光学性能的调控。

3. 催化性能调控：通过引入不同的官能团和掺杂剂，可以实现对共轭有机高分子的催化性能的调控。

这对于合成有机小分子的催化反应具有重要意义。

4. 环境敏感性调控：通过引入响应性官能团，如温度敏感性、pH敏感性和光敏感性等，可以实现对共轭有机高分子结构的环境敏感性的调控。

这对于制备智能响应性材料具有重要意义。

总之，共轭有机高分子的结构设计与功能调控是一个复杂且有挑战性的问题，需要综合考虑材料的化学性质、物理性质和功能需求等方面。

共轭聚合物复合材料的结构和性能一、共轭聚合物的概念和特点1.1 共轭聚合物的概念共轭聚合物是一种由透明、高分子量的物质构成的高分子聚合物。

它的共轭结构决定了它在化学、物理和电学上的独特性质。

由于具有高导电性、光电性质，共轭聚合物广泛应用于电子器件、光电器件等领域。

1.2 共轭聚合物的特点共轭聚合物通常具有下列特点： * 具有π电子的共轭结构，有很强的电子云共振现象； * 拓扑构型复杂，通常呈现出无规则、扭曲的形状； * 具有分子内的有序结构； * 具有许多不饱和键。

二、共轭聚合物复合材料的特点2.1 复合材料的定义复合材料是将两种或两种以上的性质不同的材料，通过某种方法，使它们在微观和宏观上有机地结合在一起，形成新的具有优异性能的材料。

2.2 共轭聚合物复合材料的特点共轭聚合物与复合材料的结合，可以形成共轭聚合物复合材料。

共轭聚合物复合材料具有以下特点： * 具有优异的导电性； * 可以改善材料的强度和刚性； * 具有优异的耐热性，能够在高温下工作； * 具有优异的疲劳性能，不易变形和劣化。

三、共轭聚合物复合材料的制备3.1 制备方法制备共轭聚合物复合材料的方法很多，常见有： * 加热挤压法 * 溶胶-凝胶法 *溶剂挥发法 * 压载法 * 喷涂法3.2 制备过程以溶胶-凝胶法为例，其制备过程如下： 1. 制备聚合物溶液与纳米材料混合物；2. 在搅拌条件下，将混合物静置一段时间，形成溶胶；3. 将溶胶置于烤箱中，经过一定温度和时间的处理后，它会凝胶成形； 4. 经过处理后的凝胶进行电子显微镜观察，确定结构和成分是否稳定； 5. 最后，将凝胶样品切割成形，进行结构和性能的测试。

四、共轭聚合物复合材料的应用4.1 在电子领域的应用由于共轭聚合物复合材料具有优异的导电性和光学特性，因此已被广泛用于电子领域，如： * 有机薄膜太阳能电池； * 有机发光二极管； * 有机场效应晶体管。

4.2 在材料领域的应用共轭聚合物复合材料还可以应用于材料领域，如： * 智能高分子材料； * 能量储存器材料； * 生物材料。

共轭高分子材料的制备及应用共轭高分子材料是一种在聚合过程中形成共轭体系的高分子材料。

由于其特殊的电学、光学以及导电性质，共轭高分子材料广泛应用于许多领域，如太阳能电池、有机场效应晶体管、有机发光器件等。

本文将讨论共轭高分子材料的制备方法和应用。

一、制备方法1. 共聚法共聚法是制备共轭高分子材料最常见的方法之一。

该方法通过将含有不同单体的反应物混合，在合适的反应条件下完成聚合反应来制备共轭高分子材料。

其中，常见的共轭单体有噻吩、吡咯、苯乙烯等。

共聚法制备的共轭高分子材料的性能受到聚合物的分子量、共轭单体的比例以及聚合反应的条件等因素的影响。

2. 化学还原法化学还原法利用还原剂将氧化的共轭高分子材料还原为导电的材料。

该方法需要在有机溶剂中将氧化的高分子材料和还原剂混合，并通过搅拌、超声波处理等方法来提高还原效率。

化学还原法的优点在于可以制备高电导率的共轭高分子材料，但缺点是还原剂可能会对聚合物的结构和性能产生影响。

3. 电化学合成法电化学合成法是一种通过电解液中的含有共轭单体的单层或多层膜来合成共轭高分子材料的方法。

在电解液中施加电压会引起共轭单体的聚合反应，通过控制电压和电解液的成分等因素可以制备不同性质的共轭高分子材料。

不同于传统的制备共轭高分子材料的方法，电化学合成法可以制备大面积和均匀的共轭高分子材料。

二、应用1. 太阳能电池共轭高分子材料可以作为太阳能电池的光电转换层。

太阳能电池的光电转换层需要能够吸收太阳光并将其转化为电能。

共轭高分子材料与无机半导体不同，其本身可以吸收太阳光，在光子的激发下，共轭高分子材料中的空穴和电子将分离形成带电的载流子，从而产生电流。

很多共轭高分子材料如聚合物噻吩、聚孔雀绿、聚苯和聚苯乙烯等都被用于太阳能电池的制备。

2. 有机场效应晶体管共轭高分子材料可以作为有机场效应晶体管的半导体材料。

有机场效应晶体管是一种基于有机半导体制造的电子器件，其中半导体材料的电导率是可以控制的。

导电高分子材料摘要长期以来,高分子材料由于具有良好的机械性能,作为结构材料得到广泛的用。

关于电性能,人们一直只利用高分子材料的介电性,将其作为电绝缘材料使用。

而它的导电性的发现、研究及开发则比较晚, 直到1977年才发现了第一个导电有机聚合物——掺杂型聚乙炔, 它具有类似金属的电导率。

其后世界各国大批科学家相继研究导电高分子材料,成为高分子材料中非常活跃的一个领域。

本文介绍了导电高分子材料的概念及分类,重点讨论了导电高分子材料的导电机理及其在抗静电和导电、自然温发热材料、电磁屏蔽等领域的应用。

关键词导电高分子导电机理应用1.导电高分子材料的分类按照材料的结构与组成，可将导电高分子材料分为两大类。

一类是复合型导电高分子材料,另一类是结构型或本征型导电高分子材料。

1.1复合型导电高分子材料复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺（如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等）填充到聚合物基体中而构成的材料。

几乎所有的聚合物都可制成复合型导电高分子材料。

其一般的制备方法是填充高效导电粒子或导电纤维 ,如填充各类金属粉末、金属化玻璃纤维、碳纤维、铝纤维、不锈钢纤维及锰、镍、铬、镁等金属纤维 ,填充纤维的最佳直径为7um。

复合型导电高分子材料是在通用树脂中加入导电填料、添加剂,采用一定的成型方法而制得的。

添加剂有抗氧剂、固化剂、溶剂、润滑剂等。

复合型导电高分子的分类主要按基体树脂和导电填料的组合来定。

（1）基体树脂主要有: 聚烯烃（聚乙烯、聚丙烯等、聚氯乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲）（2）导电填料主要有: 金属粉（金、银、铜、镍）,金属纤维（铝纤维、黄铜纤维、铁纤维、不锈钢纤维等）,碳黑、石墨、碳纤维、镀金属玻璃纤维、镀银中空玻璃微球、碳黑接枝聚合物、金属氧化物、金属盐等。

填料有球状、薄片状、树枝状、针状、带状、网状、纤维状等。

薄片状比球状更有利于增大导电粒子间的相互接触。

在一般情况下,导电粒子越小越好,但必须有一个适当的分布幅度,以获得紧密堆积,增大接触面积,提高导电能力。

聚芴吸收光谱聚芴（Polymerized fluorene）是一种高分子化合物，具有优异的电子传输性能和稳定性，因此在有机电子器件中具有广泛的应用潜力。

吸收光谱是研究聚芴分子结构和电子传输性能的重要手段之一。

下面将详细介绍聚芴的吸收光谱。

一、聚芴的结构和性质聚芴是一种以芴单元为基本结构单元的高分子聚合物，芴单元之间通过共价键连接而成。

芴是一种具有稠环结构的有机化合物，其环上连接着苯环和萘环，因此具有较高的电子云密度和共轭程度。

这些结构特点使得聚芴具有优异的电子传输性能和稳定性。

二、聚芴的吸收光谱原理吸收光谱是研究物质吸收光子能量的物理现象。

当光照射在物质上时，物质中的电子会从基态跃迁到激发态，从而吸收光子能量。

不同物质具有不同的能级结构和电子云分布，因此吸收光的波长和强度也不同。

通过测量物质吸收光的波长和强度，可以了解物质的分子结构和电子传输性能。

在聚合物中，吸收光谱通常是由共轭结构的π-π跃迁引起的。

聚芴作为一种共轭高分子，也具有类似的吸收光谱。

其吸收光谱主要集中在紫外-可见光区域，波长范围为300-500nm之间。

聚芴的吸收光谱具有多个吸收峰，每个吸收峰对应于聚芴分子中不同的共轭结构单元的π-π跃迁。

三、聚芴吸收光谱的测量和分析测量聚芴的吸收光谱可以采用紫外-可见光谱仪或分光光度计等仪器。

实验中，将聚芴样品放置在样品池中，通过单色光照射样品并测量透射光强度或反射光强度，从而得到聚芴的吸收光谱。

通过对聚芴吸收光谱的分析，可以获得以下信息：1. 聚芴的共轭结构和电子云分布：通过对吸收光谱的波长和强度进行详细分析，可以推断出聚芴分子中的共轭结构和电子云分布情况。

例如，聚芴分子中的共轭双键数目越多，其吸收峰的波长越长，强度也越高。

2. 聚芴的电子传输性能：聚芴的电子传输性能与其吸收光谱密切相关。

通过研究聚芴吸收光谱中不同峰的能级和跃迁类型，可以了解聚芴在不同能量区域的电子传输性能。

例如，在低能区域（短波长区域）的吸收峰对应于聚芴分子中的局域态，而在高能区域（长波长区域）的吸收峰对应于分子中的扩展态。

第26章有机材料、合成高分子和超分子26.1 复习笔记一、有机共轭材料有机光电功能材料包括小分子和高（大）分子化合物。

大分子化合物是有机共轭分子通过一定形式形成的聚集体。

新型有机共轭分子的合成是该领域创新的基础。

1．导电高分子材料在一定的条件下，有机共轭小分子或高分子材料（通俗地称为塑料）完全可以具有金属的性能，从而变成导体。

对于共轭高分子材料而言，它最简单的结构就是聚乙炔。

反式聚乙炔poly(transacetylene)(PA)的结构顺式聚乙炔的结构30多年来，已经发展了许多此类共轭化合物。

具有代表性的有：聚对苯聚对苯乙炔聚噻吩聚吡咯polypyrrole（PPy）聚苯胺polyaniline（PANi）聚芴polyfluorene（PF）这类材料是一种简单分子形成的长链聚合物或寡聚物，它是由重复的单元链段组成的，而每个单元链段则是由碳碳单键和不饱和共价键（双键或叁键）交替组成的。

这些共轭高分子材料大多具有半导体的特性，它们的导电性是各向异性的。

材料的电学性质是由它的电子结构决定的。

这些轨道与相邻的碳氢原子轨道键合构成了平面型的结构框架。

其余的未成键的p z轨道与这一分子平面垂直，它们相互重叠，形成了类似于一维状态碱金属的长程的π电子共轭体系。

量子力学的计算结果表明这种一维体系是不稳定的，容易发生导体到半导体的相变，也称为Peierls相变。

Peierls相变导致能量最低空轨道（LUMO）和能量最高占据轨道（HOMO）之间产生比较大的能隙，从而使相变后的聚合物不再是良导体。

掺杂是指通过氧化或还原的过程使导电高分子材料存分子结构内发生氧化或还原反应。

其作用机理如下：（1）真空状态（vacuum state）：共轭链（undisturbed conjugation）（2）中性孤子（neutral soliton）：自由基（free radical）（3）正孤子（positive soliton）：碳正离子（carbonium）（4）负孤子（negative soliton）：碳负离子（carbanion）（5）正极化子（positive polaron）：阳离子自由基（radicalcation）（6）负极化子（negative polaron）：阴离子自由基（radicalanion）（7）正双极化子（positive bipolaron）：二价碳正离子（carbodication）（8）负双极化子（negative bipolaron）：二价碳负离子（carbodianion）在掺杂状态下，会产生以上这些载流子，而载流子在材料中的迁移引起电导。