中性共軛聚合物-LDHs復(fù)合薄膜的構(gòu)筑及光電性能研究.pdf

1、共軛聚合物光電子材料，相對(duì)于無機(jī)半導(dǎo)體等材料而言，具有輕薄、柔性好、可溶液加工、光電性質(zhì)可通過簡單化學(xué)修飾調(diào)控等特點(diǎn)，此顯著優(yōu)勢使得其在發(fā)光二極管、光伏器件、場效應(yīng)管、有機(jī)信息存儲(chǔ)等有機(jī)/聚合物光電器件和化學(xué)生物傳感器方面有廣泛的應(yīng)用。本文所述中性共軛聚合物特指非水溶性，側(cè)鏈無任何離子型功能基團(tuán)和N，O，S等高電負(fù)性原子的共軛聚合物，區(qū)別于聚電解質(zhì)。本文發(fā)展了層層組裝方法，將中性共軛聚合物(conjugated polymers，CPs

2、)或中性復(fù)合客體（包含中性光電小分子-PCBM的中性共軛聚合物）與水滑石(LDHs)納米片組裝成超分子復(fù)合薄膜，并對(duì)其光學(xué)性能、結(jié)構(gòu)和形貌等進(jìn)行了表征。(PFH-Ec/LDH)n薄膜熒光表征說明，薄膜能夠作為熒光化學(xué)傳感器特異性檢測PdⅡ、PtⅡ、PtⅣ、AuⅢ貴金屬離子和Pd納米粒子(Pd nanoparticles，Pd NPs)。進(jìn)一步定量研究了PdⅡ?qū)?PFH-Ec/LDH)n薄膜的熒光響應(yīng)，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步探索了其熒光猝滅

3、機(jī)制。中性小分子-中性共軛聚合物/LHD復(fù)合薄膜(PCBM-CP/LDH)n的研究表明，該復(fù)合薄膜能夠應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池。主要工作如下:
　　1、通過將一系列中性共軛聚合物，如聚對(duì)苯撐乙炔(PPE)、聚芴(PHF)、聚噻吩(P3HT)等或中性復(fù)合客體（包含中性小分子PCBM的中性共軛聚合物）與LDH納米片層層組裝，本文成功構(gòu)筑了一系列不同的中性共軛聚合物-LDH復(fù)合薄膜(CP-LDH)n和中性小分子PCBM-中性共軛聚合物/水滑

4、石復(fù)合薄膜(PCBM-CP/LDH)n，所得兩類薄膜表面均勻，厚度可調(diào)，均具有明顯的層狀有序結(jié)構(gòu)。不同于常規(guī)的基于強(qiáng)靜電力的層層自組裝，本論文推測其組裝驅(qū)動(dòng)力為弱的范德華力，可能存在新型氫鍵。突破了以往LDHs主體僅能與陰離子型客體組裝的界限，拓展了無機(jī)超分子材料的組裝范疇和應(yīng)用范圍。此組裝方法有望適用于所有以上所述中性共軛聚合物或中性小分子-中性共軛聚合物二元中性體系。
　　2、采用以上組裝方法，成功制備了中性聚芴-co-聚咔唑

5、二嵌段共軛聚合物/水滑石復(fù)合薄膜(PFH-Ec/LDH)n。此薄膜作為熒光化學(xué)傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)PdⅡ、PtⅡ、PtⅣ和AuⅢ等貴金屬離子和Pd納米粒子的熒光檢測。對(duì)PdⅡ離子，其檢測靈敏度高，熒光猝滅系數(shù)Ksv=5000 M-1，且在10-5M～10-2M范圍內(nèi)，熒光強(qiáng)度與PdⅡ濃度負(fù)對(duì)數(shù)成線性關(guān)系，能夠應(yīng)用于PdⅡ濃度的定量分析。對(duì)于Pd納米粒子，靈敏度更高，其熒光猝滅系數(shù)Ksv＞3×108 M-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般有效的猝滅劑(Ksv

6、≈10-2～10-3M-1)?；趯?shí)驗(yàn)事實(shí)，我們對(duì)熒光檢測機(jī)理進(jìn)行了推測。本章提供了一種新型復(fù)合薄膜材料，應(yīng)用于貴金屬離子和納米粒子的熒光檢測，對(duì)Pd納米粒子，具有超級(jí)熒光猝滅效應(yīng)，檢測靈敏度高。
　　3、同樣采用以上組裝方法，成功制備了中性小分子-中性共軛聚合物/LDH復(fù)合薄膜，如(PCBM-P3HT/LDH)n，(PCBM-PFPC/LDH)n等。薄膜熒光表征顯示，中性共軛聚合物電子給體和PCBM受體在LDHs層間實(shí)現(xiàn)了二維熒