文档介绍：第期高分子通报··
含金属配合物的共轭聚合物研究进展
陈涛,徐慎刚,王艳荣,曹少魁
.郑州大学材料科学与工程学院,郑州;
.河南工业大学材料科学与工程学院,郑州
摘要:综述了含金属共轭聚合物材料在分子结构设计、性能及在光电子器件领域应用等方面的最新研究进
展,主要阐明了共轭聚合物或低聚物的结构和金属配合物生色团对含金属共轭聚合物材料光电特性等物理性
质的影响,并指出了这类聚合物在电致发光器件及聚合物光伏器件中的潜在应用价值。
关键词:金属配合物;共轭聚合物;光电特性;电致发光器件;聚合物光伏器件
引言
含金属共轭聚合物,以下简称由于其独特的光、电、
磁等性质,在光电导聚合物、磁功能高分子、非线性光学、化学感应、电致或光致发
光、电化学催化以及聚合物光伏器件。等领域具有潜在的应用前景,近来倍受关注。
所具有的如下独特性质赋予了该体系的可调适性:过渡金属和丌一离域电子体系之间具有强烈
的相互作用;过渡金属配合物和共轭聚合物化学的丰富性;利用现代合成方法能够合成许多结构
不同的材料。在共轭主链一定的情况下,通过改变中金属和配体的成分或含量,可以很
容易地调适材料的光电特性。如果能根据电致发光器件及聚合物光伏器件等对材料的具体要求,通过调
控材料共轭主链类型、金属种类和配体,以及主链与金属配合物的连接方式,制备某种特定功能的高性能
材料是可能的,因此这类材料可望具有巨大的潜在应用价值。
根据中金属配合物与共轭聚合物主链的连接方式,可以将其分为以下三类如图所示:
—,金属成分和共轭骨架中的配体部分通过配位作用结合到一起,可以通过调整共轭骨架和金
属的种类来调适这类材料的性能;—,金属配合物通过柔性链如烷基链连接到共轭聚合物的
骨架上。这种情况下,共轭聚合物主要提供电导性,而金属配合物则表现出如未连接之前的电、光及化学
性能,两者互不干扰;—,金属成分直接参与构筑共轭聚合物的骨架形成聚合物的共轭主链。
这种体系中共轭骨架和金属成分之间存在有强烈的电子相互作用。
本文将对上述三类分别加以综述,主要侧重于材料的分子结构与其光电性能之问的关系,以
及部分材料的合成方法等。
—,金属与共轭主链中的配体通过配位作用形成的含金属共轭聚
合物
已报道的含金属聚合物大多属于这一类型,它们的骨架部分通常都含有能与金属离子作用的二齿
螯合配体单元,如,一联吡啶,以下简称为、,一联嘧啶,以下简称为
等。下面按照共轭聚合物骨架成分的类型予以描述。
基金项目:国家自然科学基金资助项目.;河南省杰出人才计划资助项目.;
作者简介:陈涛一,男,硕士研究生。主要研究方向为聚合物光伏材料;
通讯联系人。: ..:—.
· · 高分子通报年月
擘一一国
。.
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图含金属共轭聚合物模型

. 杂环共轭主链一金属配合物
等。用,一二噻唑,、,一或,一作为聚合物中的配
体成分,作为催化剂,通过脱卤缩合反应合成了一系列含螯合配体的一杂环聚合物,之后通过与
金属配位形成含金属的聚合物图。聚合物甲醇溶液的—光谱的吸收带大约为,与尾
部单元的吸收重叠部分在处达到最大。—配合物的荧光光谱在有一强发射
带,这归因于金属到配体的电荷转移———,简称的发射。聚合物的
循环伏安特性显示有由Ⅲ引起的阳极峰,与。相比,波移向低势能区,并且所有的氧
化还原峰值都变宽了。这些结果都说明这种聚合物中存在有配合物与共轭主链的电子相互作用。
他们还合成了带有烷基的—聚合物,以期改善这类聚合物的溶解性。之后他们通过可控聚合
合成了大约有个重复单元的含,,和,, 的低聚物,与—或
配位后得到含金属的低聚物,其在极性溶剂中的溶解性得到了明显改善。低聚物在处表现
出吸收带,—主链的一兀跃迁出现在处,配体,,的一跃迁出现在
处。一低聚物的最大发射峰出现在处,相对于母体配合物; 一
发生了红移,说明在共轭主链和生色团之问存在有能量转移。含的低聚物的—谱图与
非常相似,却没有观察到低聚物的发射现象。低聚物的转变吸收带在,配体,
的一丌跃迁吸收带出现在处。在吸收带的红光一侧具有长的尾部吸收说明单个
单元配位有两个金属中心如。/一什。低聚物和均不具有发光性能。
等将—键连接到含配合物的聚吡啶中形成一共轭聚合物图。这种材料具
有光电导性说明一共轭电子体系和一共轭电子体系存在有效的电子联系。聚合物的—吸收谱图
显示: 处为,的一跃迁吸收; 处为金属一配体的吸收。其荧光发射依赖
于溶液的浓度,低浓度下,聚合物的荧光发射只来自于。单元;但在高浓度条件下,荧光发射发
生了红移,被认为是由相邻链段形成的激基复合物所致。,