苝酰亞胺衍生物——氧化石墨烯的制備及其光電性質(zhì)研究.pdf

1、苝酰亞胺衍生物(PDIs)由于良好的光、電性質(zhì)和光、熱、環(huán)境及化學(xué)穩(wěn)定性被廣泛的應(yīng)用于有機(jī)光電子領(lǐng)域。PDIs具有很好的電子親合性，是目前最好的n-型半導(dǎo)體材料之一，有望作為受體取代富勒烯而應(yīng)用在有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域。
　　本文以苝四酸酐為原料，通過(guò)溴化反應(yīng)，酰胺化反應(yīng)和親電取代反應(yīng)合成出溶解性好的四種PDIs: N,N'-二辛基-1，7-二對(duì)叔丁基苯氧基-3，4;9，10-苝酰亞二胺(O-PDI)，N,N'-二（環(huán)己基）-1，7-

2、二（對(duì)叔丁基苯氧基）-3，4;9，10-苝酰亞二胺(C-PDI)，N，N'-二對(duì)氨基苯-1，7-二對(duì)叔丁基苯氧基-3，4;9，10-苝酰亞二胺(NH2-PDI)，N，N'-二（1-戊醇基）-1，7-二對(duì)叔丁基苯氧基-3，4;9，10-苝酰亞二胺(OH-PDI)。這四種PDIs有相同的特征吸收峰，而它們的光致發(fā)光(PL)譜顯著不同。O-PDI，C-PDI和OH-PDI具有較高的發(fā)光效率，而NH2-PDI發(fā)光效率遠(yuǎn)低于其他PDIs。通過(guò)比較

3、PDIs的吸收光譜和PL譜發(fā)現(xiàn)，NH2-PDI呈現(xiàn)反Stokes位移，其吸收譜與PL譜之間有很大程度的交疊，基態(tài)分子的光吸收嚴(yán)重降低其PL強(qiáng)度。時(shí)間分辨熒光光譜顯示NH2-PDI的激發(fā)態(tài)存在兩個(gè)衰減過(guò)程:快速的非輻射衰減過(guò)程和自發(fā)輻射衰減過(guò)程。NH2-PDI中的苝核與芳胺基之間的電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的非輻射衰減過(guò)程使其PL強(qiáng)度降低。電化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)在bay-位引入供電子基（對(duì)叔丁基苯氧基）后，亞胺位取代基的性質(zhì)會(huì)影響PDI分子的構(gòu)象、最高已占軌道

4、(HOMO)和最低未占軌道(LUMO)能級(jí)。研究發(fā)現(xiàn)，溶劑對(duì)PDIs的PL強(qiáng)度和譜形及激發(fā)態(tài)的熒光壽命有很大的影響。此外，還發(fā)現(xiàn)酸堿對(duì)PDIs的光譜有一定的影響，隨著溶液pH值的升高，OH-PDI的光吸收強(qiáng)度和PL強(qiáng)度均下降，而且強(qiáng)堿還可以誘導(dǎo)熒光變色，可以應(yīng)用于pH探針。
　　氧化石墨烯(GO)作為一種非傳統(tǒng)型的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性，被廣泛的用于是半導(dǎo)體和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。GO片層上含有很多羥基、羧

5、基等含氧基團(tuán)，在水和大多數(shù)有機(jī)溶劑中具有良好的分散性，這些活性的官能團(tuán)給GO的功能化帶來(lái)了很大的方便。GO表面經(jīng)過(guò)酰氯化試劑處理，進(jìn)一步提高其活性，再與含有氨基的NH2-PDI和含有羥基OH-PDI分別通過(guò)酰胺化和酯化反應(yīng)制備出功能化的GO-PDIs。采用光譜和微結(jié)構(gòu)表征手段對(duì)合成的GO-PDIs進(jìn)行了表征，結(jié)果表明在GO上成功地鍵接上PDIs。GO-OH-PDI稀溶液的PL峰與OH-PDI的一致，而GO-NH2-PDI稀溶液的PL譜與