一种有机π共轭聚合物、有机π共轭聚合物-纳米金光热复合材料及其制备方法

本发明属于光热复合材料，具体涉及到一种有机π共轭聚合物、有机π共轭聚合物-纳米金光热复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、π共轭聚合物(cps)因光吸收能力强、光稳定性好和光谱可调等优点，成为了能源、电子、生物以及生物医学领域研究的热点。由于其分子骨架中的刚性导致的强π-π堆积作用，能够提供超分子作用组装的驱动力。而超分子方法不仅可以提供强大的非共价驱动力来制造高质量的纳米粒子，还可以通过组装聚集过程中链堆积方式的改变来调节激子的传递和荧光共振能量转移(fret)行为。发展基于π共轭聚合物的超分子组装方法对研究聚合物分子链排布对其组装体形貌和光电性质的影响具有重要意义。

2、基于π共轭聚合物聚集态组装体与无机纳米材料的杂化结构在光电性质中具有无可比拟的优势。最近的研究发现，通过在界面上组装将无机金纳米颗粒引入半导体π共轭聚合物中，可以获得多维有序层次结构和新颖光热性质的功能材料。一方面，金纳米粒子(aunps)具有高效表面等离子共振(spr)效应，当等离子体金属纳米颗粒与cps复合形成异质结时，入射光可被金属纳米颗粒散射穿透半导体，导致半导体中光子通量的增加。因此，通过改变金纳米颗粒的尺寸和形状以及介质的介电性质可以增强复合材料的电荷分离，促进光吸收。另一方面，等离子体能量的非辐射耗散可通过朗道阻尼产生热载流子，包括电子的带内和带间跃迁，其能量高于热激发所获得的能量。热电子的能量高于au-cps界面处的肖特基势垒，有利于其直接注入半导体的导带，从而使cps获得表面等离子体共振效应并增强其光热性能。同时，金纳米颗粒可以被cps分散并稳定，形成稳定的杂化界面层。

3、目前，制备π共轭聚合物/金纳米颗粒(cps-aunps)杂化材料的方法主要是通过界面间的相互作用，如静电吸附、界面接枝等。典型的案例之一是，含联萘的cps与纳米金的复合结构可通过一锅法合成，合成过程中需加入还原剂和稳定剂。cps与aunps产生的协同效应使杂化物的电化学性能有所提高，但合成过程中所用溶剂毒性强，并且容易挥发导致合成过程中形貌稳定性差。另一个已报道的案例是将cps的表面静电吸附一层聚乙烯亚胺，通过典型的碳二亚胺反应将含羧基配体的金纳米簇共价修饰在cps上，该复合材料表现出较不错的光热性能，但由于其表面接枝的金纳米簇数量有限，光热效率与单组分相比下降了。综上所述，目前大部分已报道的cps-aunps杂化材料都是非界面组装制备的。其合成步骤复杂且无法大规模生产，尺寸形貌不规则，稳定性也不够好，光吸收波段窄，限制了其在电学、催化和生物学等领域的实际应用。因此，利用界面生长法制备cps-aunps杂化结构将是今后研究的主流趋势。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种有机π共轭聚合物。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：所述有机π共轭聚合物由单体a和单体b在催化剂条件下密封进行铃木聚合反应得到；

5、其中，所述单体a的结构式如式i所示；

6、

7、式i中，aie表示结构式如式ii或式iii所示化合物中的一种；

8、

9、所述单体b包括5-氟-4，7-双(4-己基噻吩-2-基)苯并噻二唑、1-(9-(3,6-二溴-9h-咔唑-9-基)壬基)嘧啶-2,4(1h，3h)-二酮、4,7-双(2-溴-5-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑中的一种。

10、本发明的另一目的是，克服现有技术中的不足，提供一种有机π共轭聚合物的制备方法。

11、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：所述催化剂为pd(pph3)4。

12、作为本发明所述的有机π共轭聚合物的制备方法一种优选方案，其中：所述铃木聚合反应为在惰性气体氛围下。

13、作为本发明所述的有机π共轭聚合物的制备方法一种优选方案，其中：所述铃木聚合反应的温度为40～60℃。

14、作为本发明所述的有机π共轭聚合物的制备方法一种优选方案，其中：所述铃木聚合反应的时间为9～72h。

15、本发明的再一目的是，克服现有技术中的不足，提供一种有机π共轭聚合物-纳米金光热复合材料。

16、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：包括权利要求1所述的有机π共轭聚合物。

17、本发明的又一目的是，克服现有技术中的不足，提供一种有机π共轭聚合物-纳米金光热复合材料的制备方法。

18、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：包括，

19、共轭聚合物溶解在thf溶液中，进行超声，过程中加入氯金酸水溶液、还原剂及稳定剂进行超分子组装，得到光热复合材料。

20、作为本发明所述的有机π共轭聚合物-纳米金光热复合材料的制备方法一种优选方案，其中：所述氯金酸水溶液的浓度为80～120mg/ml。

21、作为本发明所述的有机π共轭聚合物-纳米金光热复合材料的制备方法一种优选方案，其中：所述还原剂为l-抗坏血酸。

22、作为本发明所述的有机π共轭聚合物-纳米金光热复合材料的制备方法一种优选方案，其中：所述稳定剂为4-巯基苯甲酸。

23、本发明有益效果：

24、本发明借用了(聚合诱导发光效应)aie基团设计合成出一类既具有aie效应又具有氢键效应的共轭聚合物cps，利用氯金酸、抗坏血酸合成了具有协同效应的cps-aunps复合光热材料，将其涂覆在石英片的表面，可以得到具有光热效应的杂化材料，在医学、光热传感器、海水蒸发等光热材料应用领域有着广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种有机π共轭聚合物，其特征在于：所述有机π共轭聚合物由单体a和单体b在催化剂条件下密封进行铃木聚合反应得到；

2.如权利要求1所述的有机π共轭聚合物的制备方法，其特征在于：所述催化剂为pd(pph3)4。

3.如权利要求2所述的有机π共轭聚合物的制备方法，其特征在于：所述铃木聚合反应为在惰性气体氛围下。

4.如权利要求2所述的有机π共轭聚合物的制备方法，其特征在于：所述铃木聚合反应的温度为40～60℃。

5.如权利要求2所述的有机π共轭聚合物的制备方法，其特征在于：所述铃木聚合反应的时间为9～72h。

6.一种有机π共轭聚合物-纳米金光热复合材料，其特征在于：包括权利要求1所述的有机π共轭聚合物。

7.如权利要求6所述的有机π共轭聚合物-纳米金光热复合材料的制备方法，其特征在于：包括，

8.如权利要求7所述的有机π共轭聚合物-纳米金光热复合材料的制备方法，其特征在于：所述氯金酸水溶液的浓度为80～120mg/ml。

9.如权利要求7所述的有机π共轭聚合物-纳米金光热复合材料的制备方法，其特征在于：所述还原剂为l-抗坏血酸。

10.如权利要求8所述的有机π共轭聚合物-纳米金光热复合材料的制备方法，其特征在于：所述稳定剂为4-巯基苯甲酸。

技术总结
本发明公开了一种有机π共轭聚合物、有机π共轭聚合物‑纳米金光热复合材料及其制备方法，属于光热复合材料技术领域，所述有机π共轭聚合物由单体A和单体B在催化剂条件下密封进行铃木聚合反应得到；其中，所述单体A包括DSA、TPE中的一种。本发明合成了具有协同效应的CPs‑AuNPs复合光热材料，CPs和纳米金的协同机制共同导致复合材料在近红外区产生光吸收，光热性能得到加强，效率可以超过大多数传统的光热转换材料，在医学、光热传感器、海水蒸发等光热材料应用领域有着广泛的应用前景。

技术研发人员：黄进,许静,宋梦萧,陈芸斐,元炜杰,华晨灏
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/26