长链醇胺基取代聚噻吩的合成与表征开题报告

 2021-08-08 21:31:18

1. 研究目的与意义

聚合物阻变型存储稳定性好、低功耗、可三维堆积以实现高存储密度等优点,是替代传统的无机半导体存储材料的新型功能材料。聚合物由绝缘态变为导电态的过程由载流子浓度的改变或者电荷迁移率的改变或者两者共同作用导致。聚噻吩作为重要的光电材料,其导电机理研究是比较成熟的。通过掺杂向其共轭的π轨道引入或去除电子,可以改变载流子的浓度以及分子链上的电荷迁移速率。聚噻吩的侧链引入亲水性取代官能团对聚噻吩的极化掺杂性质有重要影响。醇胺基作为强给电子取代基可使聚噻吩氧化掺杂电位负移,有利于降低聚噻吩存储器件的写入和擦除电压。同时,醇胺基基作为亲水性基团,能提高器件高分子层之间的粘附性,从而能利用简单的旋转涂膜的方法制备器件。醇胺基基的引入改善了聚噻吩的原有性能,而且因纳米效应及聚噻吩与烷氧基之间的协同作用,使得复合材料的性能优于单一组分性能的简单加和,甚至展示出新的功能 。因此,研究亲水性醇胺基聚噻吩作为阻变型聚合物存储材料具有重大的学术价值和潜在的重要实际意义。

2. 国内外研究现状分析

1、聚噻吩的概况

聚噻吩及其衍生物是一种常见的导电聚合物,它的能隙较小,但氧化掺杂电位较高,故其氧化态在空气中很不稳定,能迅速被还原为本征态。本征态聚噻吩为红色无定型固体,掺杂后显绿色。这一性质可应用于电致变色器件。聚噻吩不溶,有很高的强度,它可以由2,5位带有特定官能团的噻吩单体通过偶联得到,也可以通过噻吩的电化学聚合制得。聚噻吩很容易在3-位引入侧链,根据侧链的不同,聚噻吩的溶解性以及电化学性质有较大的区别。由于聚噻吩具有良好的可加工性能和稳定性,因而在以下方面都具有良好的应用前景:非线性光学材料[1]、发光材料、导电材料、电磁屏蔽材料、电池材料、微波吸收材料、新型记忆材料[2]以及人造器官等。迄今为止,在非线性光学器件、电导体、光阻、热色现象、电磁屏蔽材料[3]、人造肌肉组织、微波吸收材料[4]、光电池、影像材料[5]、光质调节器[6]、纳米光电设备等研究中,聚噻吩及其衍生物是最有应用前景的共轭高分子材料之一。

2、聚噻吩的研究历程

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

①以对甲苯磺酰氯和三甘醇为原料,三乙胺为催化剂,合成了中间体2-[2-(2-羟乙氧基)乙氧基]乙基-4-甲基苯磺酸酯;

②再与3-甲氧基噻吩反应得到2-(2-(2-(噻吩-3-基氧基)乙氧基)乙氧基)-4-甲基苯磺酸酯;

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4. 研究创新点

①设备简单、反应条件易达到、操作简单;

②噻吩环上氢原子被长链烷基、烷氧基、醇胺基等基团取代后可以显著改善聚合物的溶解性;

③原料来源广泛。

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