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本文以不同侧链长度的烷基取代聚噻吩、苯封端还原态苯胺四聚体为研究对象,利用透射电子显微技术,电子衍射倾转技术,X射线晶体学及其它的研究手段,对晶体生长、晶体结构、结晶形态做了系统的研究。
利用氯仿做溶剂,并将溶液浇铸的薄膜在四氢呋喃饱和蒸气中处理,得到了烷基侧链长度分别为8,10和12聚噻吩的单晶;研究表明,在四氢呋喃饱和蒸气中处理时间的不同对单晶的形貌有较大的影响,当处理时间较短时,其形貌为典型的单晶形貌;当处理时间较长时,其形貌由典型的单晶形貌转变成为棒状单晶。
利用DSC系统研究了聚合物的结晶动力学过程。实验表明:烷基取代聚噻吩系列样品结晶的成核方式属异相依热成核。其生长维数介于二维圆盘和三维球形之间,并随侧链的增长而逐渐减小。侧链长度的增加使聚合物的主链刚性度下降,成核能力降低,晶核的生长维数受限,从而使得主链的结晶过程更为困难。并发现烷基长度为6到8时其结晶行为发生了明显的变化。
研究了还原态苯胺四聚体的二氧六环溶液在不同的结晶温度(52℃,60℃,70℃)的结晶形貌、晶体尺寸,结果表明晶体尺寸及结晶完善性均随溶液结晶温度的提高而提高。并详细讨论了溶剂及基底对结晶形态的影响。通过表面活性剂改变了晶体的取向。
利用原位电子衍射倾转技术并结合X射线衍射,解得了还原态苯胺四聚体的晶体结构为单斜晶系,其晶胞参数为a=13.93A,b=8.82A,c=23.20A,β=95.03。
利用稀溶液(0.01﹪DMF/丙酮(v/v))喷雾法,成功获得棒状纳米单晶,通过调节混合溶液中DMF/丙酮的含量及溶液浓度,实现了对纳米单晶形态的可控调节。当丙酮的含量为30﹪-50﹪时,棒状单晶的长宽比随丙酮含量的提高呈增大的趋势;而且棒状纳米单晶的尺寸随溶液的浓度的提高而增大。此外,棒状纳米晶体的形貌还与喷雾时是否滴加沉淀剂乙醇有关,未滴乙醇的晶体边缘弯曲,而滴加乙醇的晶体边缘平直、规整。
通过本论文的工作,阐述了烷基取代聚噻吩、还原态苯胺四聚体的结晶形貌、晶体结构、结晶行为,为提高这类导电聚合物的光电器件的性能提供必要的结构依据。