稀土离子引入聚萘二胺的共轭电子结构及光电机理研究

稀土离子引入聚萘二胺目的在于改善聚萘二胺共轭链的载流子，从而达到电性能提高、催化效率和荧光发射增强。本项目拟采用络合或螯合的方式，将稀土离子引入到聚萘二胺聚合链上，借助稀土特殊核外电子结构来改变聚萘二胺共轭电子结构，最终实现聚萘二胺的电导率提高。通过优化稀土离子的浓度、稀土离子/萘二胺摩尔比研究稀土离子掺杂聚萘二胺的结构组成，选取电导率的影响参数，研究稀土离子掺杂聚萘二胺的导电机理；通过稀土离子催化特性研究掺杂聚萘二胺膜修饰电极表面电荷传递方式，实现电极对甲醇和甲醛的催化氧化；通过对生物酶的固定在稀土离子的参与下研究电极对生物化学物质敏感性，以实现对目标物质的快速响应；结合稀土离子与共轭聚合物的协同效应研究稀土离子掺杂后聚萘二胺的稳定性、相容性和荧光发射特点，揭示荧光发射的机理。因此本项目的研究对于聚萘二胺在发光、显示、电子工业及太阳能转换等材料的应用方面提供有力的理论和技术支持。

芳香类导电聚合物,如聚苯胺，由于其优异的环境稳定性、容易合成、光电性质以及掺杂/去掺杂行为而引起人们的广泛关注。它的电学性质可以通过聚合物的氧化态或质子化来调节，掺杂过程发生在亚胺的N原子上，同时还伴随着一个形成半醌式结构的中间氧化还原过程。金属离子，尤其是过渡金属离子也是一种掺杂剂，以改善导电聚合物的电学性质。采用化学氧化或电化学氧化聚合的聚萘二胺（ＰＤＡＮ）由于大量的氨基的螯合作用而引起人们的兴趣。作为一种功能材料已经被广泛应用在电催化、吸附剂和化学和生物传感器。在聚萘二胺链骨架上掺入不同的掺杂剂能够引起它的物理和化学性质的变化。具体研究内容如下：.１．在这个工作中，我们首先研究了不同稀土离子掺杂聚苯胺的合成、结构和一些电学和光学性质。结果发现，不同的稀土离子的掺杂量能改变聚苯胺的电导率，最大可提高４个数量级的电导率，研究也发现稀土离子本身的荧光发射消失在聚苯胺的环境中。.2. 利用化学氧化聚合聚萘二胺掺杂Ce3+也被合成，聚萘二胺的电导率随铈的掺杂量的改变没有像聚苯胺那样明显，电导率只有5.70 x10-4 Scm-1，不过，掺杂稀土离子后荧光发射却发生了405nm到521nm较大的红移。.3.为了能让稀土离子均一地掺杂聚萘二胺，同时对聚合物的荧光性质产生一定的影响，可溶性的聚萘二胺的合成是非常重要的。本工作先利用亲核取代反应制备Ｎ-取代羧酸1,8-萘二胺单体，然后在含铕离子的单体中制备铕掺杂的Ｎ－取代羧酸聚1,8-萘二胺，研究发现，铕掺杂与聚合物络合不仅可形成共轭的六圆环，而且还与羧基上羟基形成孤立的五圆环，这种结构导致聚合物的荧光对稀土离子不是十分敏感，但发射波长却比本证态红移从405nm到462nm。