密 级 : 学 校 代 码 :10075分 类 号 : 学 号 :20091024理 学 硕 士 学 位 论 文含联芴烯单元的共轭聚合物的制备与表 征学 位 申 请 人 ： 王 欣指 导 教 师 ： 武 永 刚 副 教 授学 位 类 别 ： 理 学 硕 士学 科 专 业 ： 高 分 子 化 学 与 物 理授 予 单 位 ： 河 北 大 学答 辩 日 期 ： 二 一 二 年 六 月Classified Index: CODE:10075U.D.C.: NO:20091024A Dissertation for the Degree of M. ScienceSynthesis and Characterization ofConjugated Polymer ContainingBifluorenylidene UnitsCandidate： Wang XinSupervisor： Prof. Wu yonggangAcademic Degree Applied for： Master of ScienceSpecialty： Polymer Chemistry and PhysicsUniversity： Hebei UniversityDate of Oral Examination： June, 20129 2摘 要摘 要窄 带 隙 共 轭 聚 合 物 由 于 与 太 阳 光 谱 有 比 较 好 的 匹 配 度 ， 在 近 些 年 共 轭 聚 合 物 光 伏 材料 的 研 究 中 备 受 重 视 。 有 文 献 报 道 ， 一 种 新 型 的 、 具 有 高 聚 合 度 的 含 有 联 芴 烯 单 元 的 共轭 聚 合 物 ， 其 紫 外 吸 收 光 谱 最 大 吸 收 波 长 达 到 799nm。 基 于 此 设 计 思 路 ， 本 论 文 合 成 了一 系 列 含 联 芴 烯 单 元 的 共 轭 聚 合 物 并 对 其 性 质 进 行 了 表 征 。本 论 文 主 要 进 行 了 以 下 方 面 的 研 究 ：1.合 成 了 一 系 列 芴 单 元 9-位 带 有 巯 基 保 护 的 单 体 。 分 别 以 2-溴 -9， -二 辛 基 芴 、 ，7-二 溴 -9， 9-二 辛 基 芴 为 起 始 原 料 ， 通 过 Suzuki 偶 联 反 应 、 酯 水 解 等 合 成 方 法 ， 合 成了目标单体；利用已有原料，参照文献方法，合成了具有茚并芴结构且芴单元 9-位带有 巯 基 保 护 的 单 体 ； 利 用 具 有 螺 环 结 构 的 化 合 物 与 芴 酮 频 哪 醇 酯 Suzuki 偶 联 ， 然 后 对芴 单 元 9-位 进 行 巯 基 保 护 ， 得 到 目 标 单 体 。2.合 成 了 一 系 列 含 有 联 芴 烯 单 元 的 共 轭 聚 合 物 。 本 文 采 用 文 献 方 法 ， 以 氯 苯 为 溶 剂 ，以 W(CO)6 为 催 化 剂 ， 通 过 芴 单 元 9-位 带 有 巯 基 保 护 单 体 的 偶 联 反 应 ， 得 到 芴 单 元 9-位 连 有 双 键 的 联 芴 烯 结 构 的 聚 合 物 ， 其 中 包 括 文 献 所 报 道 的 聚 合 物 。 聚 合 物 均 表 现 出 良好 的 溶 解 性 ， 有 利 于 它 们 的 应 用 。 表 征 红 外 光 谱 图 确 定 聚 合 物 的 特 征 官 能 团 ； 对 聚 合 物的 紫 外 吸 收 光 谱 做 了 测 试 ， 新 制 备 的 聚 合 物 最 大 吸 收 波 长 在 445nm-495nm 之间，薄膜中 的 紫 外 吸 收 相 较 于 溶 液 中 吸 收 光 谱 会 产 生 红 移 ； 测 其 热 力 学 性 质 ， 文 献 所 报 道 的 聚 合物 热 稳 定 性 相 对 较 差 ， 本 文 新 制 备 的 聚 合 物 均 具 有 良 好 的 热 稳 定 性 ； 测 试 其 CV 曲 线 ，计 算 HOMO、 LOMO、 Band Gap 值 。关 键 词 共 轭 聚 合 物 窄 带 隙 联 芴 烯 单 元AbstractAbstactRecently, the low band-gap conjugated polymers receive more attention in the researchof conjugated polymer solar cells, for its high matching degree with the solar spectrum. It isreported in the literature that a novel low band-gap hydrocarbon polymer with high degrees ofpolymerization, which containing bifluorenylidene units exhibits a widely red shifted longestwavelength absorption maximum（ max of up to 799 nm） . Based on this design concept, aseries of conjugated polymers containing bifluorenylidene units are synthesised andcharacterized.The outline of the paper is shown as below:1. A series of novel monomers are designed and synthesised, which have thiol protectionon the 9-position of the fluorene unit. With 2-bromo-9, 9- dioctyl fluorene and 2,7- dibromo-9,9-dioctyl fluorene as the starting material, utilized the Suzuki coupling reaction, esterhydrolysis to synthesis the target monomer. Use of existing materials, according to themethod of literature, synthesised of indene and fluorene monomer whose fluorene unit9-position with thiol protection. Utilized the compounds with spiro structure to couple withfluorenone ester using Suzuki coupling reaction, and then fluorene unit 9-thiol is synthesisedto obtain the target monomer .2. A series of conjugated polymers containing bifluorenylidene units are synthesized. Inthis paper, used chlorobenzene as the solvent, W(CO)6 as the catalyst, synthesized the9-position of the fluorene unit with double bonds linked fluorene structure of polymers,through the coupling reaction of the thiol protected monomer. The polymers are soluable incommon solvents, which makes them processable in application. To determine the specificfunctional groups through testing the infrared spectra. UV absorption spectrum of the newpolymers including the polymer reported in the literature are tested, the maximum absorptionwavelength of freshly polymers up to 445nm- 495nm, the UV absorption in the film showsredshift when compared to the solution absorption; the thermodynamic properties are alsomeasured, the novel polymers synthesized in this paper have good thermal stability than theAbstractpolymer reported in the literature. Testing the CV curve， to calculate the value of HOMO、LOMO、 Band Gap.Keywords Conjugated Polymers Low Band Gap Bifluorenylidene Units目 录目 录第 1 章 绪 论 . 1 1.1 共 轭 聚 合 物 光 伏 材 料 . 1 1.1.1 共 轭 聚 合 物 光 伏 材 料 的 研 究 现 状 . 11.1.2 聚 合 物 太 阳 能 电 池 的 工 作 原 理 . 21.1.3 共 轭 聚 合 物 光 伏 材 料 的 类 型 . 31.2 窄 带 隙 聚 合 物 给 体 材 料 . 6 1.2.1 窄 带 隙 聚 合 物 给 体 材 料 的 种 类 .