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30000字硕士毕业论文给电子基团和吸电子基团的设计、合成和聚集

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:30000字
论点:亚胺,衍生物,分子
论文概述:

苝酰亚胺衍生物具有优良的热稳定性和独特的光物理和光化学性质入手,分析了含供吸电子基团苝酰亚胺衍生物的设计合成及聚集态研究 ,由硕士论文事业部整体提供。

论文正文:

简介:苝酰亚胺衍生物具有优异的热稳定性和独特的光物理和光化学性能。含给电子基团和吸电子基团的苝酰亚胺衍生物的设计、合成和聚集态研究由毕业论文部作为一个整体进行分析和提供。
第1章
1.1苝酰亚胺衍生物的概述和基本性质
苝及其衍生物具有优异的化学、热和光化学稳定性,对可见光区至红外区的光有很强的吸收,是一类具有特定性质的分子电子材料。自1913年弗里兰德合成衍生物苝二亚胺(PDI)以来,由于其优异的染色性能和光热稳定性,在染料工业和涂料工业中得到广泛推广。近年来,苝酰亚胺衍生物已广泛应用于有机光电功能材料的应用,并已广泛应用于有机太阳能电池、有机电致发光器件、有机场效应晶体管(OFET)、液晶等许多领域。一方面,苝酰亚胺材料具有优异的化学、热和光化学稳定性、耐晒性、耐溶剂性和高荧光
量子产率。另一方面,苝酰亚胺类化合物含有苝酸酐基体,具有特殊的稠环结构、大平面共轭体系和良好的分子平面性,电子亲和性高,电子产生能力强,是典型的N型有机半导体材料。
1.1.1苝衍生物的结构特征
苝四羧酸二亚胺母体分子(PDI)通过苝四羧酸二酐与伯胺胺化获得。分子结构如图1-1所示。PDI也可以看作是由两个SP2杂化碳碳单键连接的两个萘环。此外,取代基可以被引入PDI湾区(见图1-1中环上的位置1、6、7和12)和酰亚胺位置,以改变其溶解性和光电性能。
1.1.2光物理性质和结构之间的关系
各种分子由于其不同的化学结构而具有不同的能级。许多分子在室温下处于基态的最低振动水平。当暴露于光下时,物质的分子吸收与其自身具有相同特征频率的光能,然后从初始能级转变到第一电子激发态或第二电子激发态的每个不同振动能级和每个不同旋转能级,如图1-2所示。苝分子在350nm ~ 350 ~ 600nm之间有三个典型的吸收带,分别位于420 nm、480 nm和510 nm。由于它们振动能级的复杂性,它们的吸收光谱将显示两个宽吸收带:一个是从基态跃迁到第一电子激发态的每个不同振动能级的宽吸收带;第二个是从基态到第二电子激发态的每个不同振动能级的跃迁,这呈现了另一个具有较短波长的宽吸收带。
过渡到第一电子激发态或以上的苝二亚胺分子的振动能级是由于吸收了不同频率的光。然而,这个过程是短暂的,分子将迅速下降到第一电子激发态的最低振动能级。在这个过程中,它们会与相似的分子或其他分子碰撞。这些能级之间的能量消耗以热量消耗的形式存在,因此不会发光。当第一电子激发态的最低振动水平继续下降,并且当它最终下降到基态的不同振动水平时,能量将以光的形式发射,并且发射的光是荧光的(图1-2)。
有机化合物的荧光与其结构密切相关。根据相关研究,荧光通常出现在刚性结构和平面结构的电子共轭体系分子中。此外,通过化学方法扩大电子共轭度和分子平面度,化合物的荧光量子产率会相应提高,荧光发射峰会出现红移现象。化合物的有效电子离域随着分子共面性的增加而增加,即电子共轭度增加。一些修饰方法改善了电子共轭结构,相应地荧光效率也得到提高,或者吸收和发射波长发生红移。苝分子具有很高的荧光量子产率,这是由于苝分子中有很大程度的电子共轭和分子共面性。PDI化合物是高荧光化合物,荧光量子产率接近1。关于苝酰亚胺的荧光研究,请参考文献。根据图1-3,苝二亚胺被认为是具有不同取代基连接到n原子上的封闭发色团,其基本上不改变该封闭发色团系统中从基态(S0)到第一激发态(S1)的电子跃迁的强度和位置。据此,在氮原子上引入不同的取代基不会影响PDI衍生物的吸收和发射峰的位置,除了增加PDI衍生物在有机溶剂中的溶解度,即取代基不会对分子的吸收和荧光产生很大影响。[/溴/]1 . 1 . 3 PDI分子的聚集行为[/溴/]苝及其衍生物之间有很强的π -π相互作用。在这方面已经做了许多研究。Graser等人已经报道了各种苝衍生物的晶体结构,包括母体苝二酰胺。研究表明苝酰亚胺及其衍生物的分子以平面几何形状堆叠。纯苝平面的两个分子层之间的距离约为3.34 ~ 3.35,与3.35的石墨层之间的距离非常相似。彼此相邻的苝分子平面在径向和纬向有一定的角度偏差。当两端的酰亚胺位置被烷基链或苯环取代时,分子平面之间的距离可以加宽到4.6。此外,由于烷基链的缠绕和苝核平面的偏离,形成了螺旋堆叠结构。
当取代基引入PDI湾位置时,π -π堆积能变小,取代基越多,π -π堆积能越小,因为取代基的存在扭曲了PDI分子的π体系平面。[/溴/]π-π堆积能的大小也与溶剂的极性有关。极性越大,在芳香族溶剂和有偶极的溶剂中π -π堆积能越小。对于J型聚集聚集体,由于聚集态酰亚胺取代基的丰富电性,在酰亚胺基团和PDI母核之间可以发生光致电子转移,这导致聚集体的荧光量子产率显著降低。苝衍生物分子在溶液中的平面之间也有一定的径向和纬向偏差。它们的排列是一维柱状排列。两端的氨基取代基链不会影响分子间的聚集,但苝平面上发色团取代基之间的相互作用会影响分子间的聚集。

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设计, 含给电子基团的苝酰亚胺衍生物的合成和聚集
摘要5-6
摘要6-7
目录8-10
第1章简介10-22
1.1苝酰亚胺衍生物的概况和基本性质10-14
1.1.1苝酰亚胺衍生物的结构特征10 [/BR/] 1.1.2光物理性质与结构之间的关系10-13[/BR/]1 . 1 . 1 1.2苝酰亚胺衍生物14-19 [/BR/] 1.2.1有机太阳能电池15-16 [/BR/] 1.2.2电致发光二极管16-18 [/BR/] 1.2.3有机场效应晶体管18-19 [/BR/] 1.3本文设计思想19-22 [/BR/]第2章实验试剂和仪器22-26 [/BR/] 2.1实验试剂和药物22-23 [/BR 3.2 N,N’-对茴香胺苝二亚胺(DOMPP)27-28[/溴/] 3.3 N的合成与结构表征, N’-对三氟甲氧基苯胺苝二亚胺(DFOMPP) 28-30 [/BR/] 3.4两种衍生物在不同溶剂中的溶解度30-33 [/BR/] 3.5实验方法33-34 [/BR/] 3.5.1亚胺化反应33 [/BR/] 3.5.2不同反应体系的比较33-34
3.6本章概述34-36
第4章 4.1 dompp和DFOPP 36-44[/Br/]4 . 1 . 1 dompp 36-38[/Br/]4 . 1 . 2紫外-可见吸收光谱和相应聚集态研究dompp 36-38[/Br/]4 . 2荧光发射光谱和相应聚集态研究dompp和DFOPP 44-47 [/ Br/] 4.2.1荧光发射研究 4 . 2 . 2 DFOPP 45-47
4.3偏振显微镜分析dompp和DFOPP 47-51
4.3.1偏振光显微镜分析(pom) 47-49
4.3.2偏振光显微镜分析(pom) 49-51
4.4场发射扫描电子显微镜分析dompp和DFOPP 51-54
4.4 4.5本章概述54-56
第5章苝酰亚胺衍生物的热性能56-60
5.1 dompp 56-57
5.2 DFOPP 57-58
5.3本章概述58-60
结论60-62
参考文献62-68
主要成果68-78

[3]