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研究生: 林敬堯
論文名稱: 含芳香環側鏈取代之聚苯胺共聚合物之螢光與電子傳遞途徑研究
指導教授: 陳益佳
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 167
中文關鍵詞: 聚苯胺飛秒螢光能量轉移生命期
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  • 本論文研究利用具不同時間解析度之雷射光源,對一系列聚苯胺及其含芳香環側鏈取代基之衍生物進行光激發後衰減機制之探討。以單光子計數系統進行量測得到奈秒級之螢光衰減生命期;從飛秒螢光上轉系統可以得到皮秒級之衰減時間常數。綜合兩套實驗系統的結果,發現以 266 nm 為激發波長、420 nm 處進行偵測時,系列待測化合物皆有四個衰減時間常數,Pan 之 NMP 溶液其四個衰減生命期依序為 2 ps、22 ps、0.6ns 及 2.6 ns。而 Pan-BT、Pan-NPT、Pan-MBT 與 Pan-PYT 等四個聚苯胺衍生物在 NMP 溶液下之衰減常數為 1.7∼3 ps、23∼71 ps、0.5∼0.65 ns 及 2.1∼2.2 ns。因此我們認為稼接的取代基對於螢光衰減生命期並無顯著影響。激發光子將待測分子激發至極高不穩定態後,在短於 400 fs 之時間常數內便躍遷至 S1 能態之較高振動不穩定態。而後分別經由 2 ps 與 22 ps 兩次之振動緩解過程釋放能量至 S1 state 之最低振動能階,最後由該處以放出螢光型式釋放能量回歸基態。以 355 nm 為激發光源時,各化合物之放光位置皆無改變,因此 266 與 355 nm 皆激發至相同能態,而且在時間零點時 355 nm 之非均向性 r 值約為 0.2,代表 355 nm 光源將分子激發至 S1 state 後,在振動緩解之前未經由其他緩解途徑釋出能量。


    We study the excited state dynamics of polyaniline and its aromatic substituted derivatives using femtosecond and picosecond laser systems combined with techniques time correlated single photon counting and fluorescence up-conversion. Five polymers, polyaniline [Pan(1)], Benzenethiol-polyaniline [Pan-BT(2)], 2-naphthalenethiol-polyaniline [Pan-NPT(3)], 2-mercaptobenzothiazole-polyaniline [Pan-MBT(4)], 2-pyridinethiol-polyaniline [Pan-PYT(5)] are studied. Excitation at wavelength 266 nm and at 355 nm for all the molecules studied we observe four decay components. Using time correlated single photon counting and fluorescence up-conversion techniques we found that upon excitation at 266 nm 1 in NMP solution exhibit four decay processes with fitted time constants 2 ps, 22 ps, 0.6ns and 2.6 ns. The other compounds’ decay time constansts are in the range of 1.7∼3 ps, 23∼71 ps, 0.5∼0.65 ns and 2.1∼2.2 ns. According to the results we conclude that the substituents don’t affect decay lifetimes much. The photons excite the molecules to a highly unstable state followed by transfer to S1 state within 400 fs. And then cool down to the lowest vibrational state by two steps internal vibrational relaxation processes followed by fluorescence emission from S1 state. Upon excitation at 355 nm the emission wavelength is the same with excitation at 266 nm, and this means that the emission states are the same whether the excitation wavelength is 266 or 355 nm. At time zero the anisotropy value r(t=0) equals to 0.2 means there’s a fast rotational motion within the system response time (TCSPC, 30 ps) after excitation by 355 nm light.

    第一章 緒論…………………………………………………………………………1 1-1 文獻回顧…………………………………………………………………...1 1-1.a 光敏染料太陽能電池簡介………………………………………..1 1-1.b 共軛分子與高分子之光物理現象………………………………..4 1-2 導電高分子簡介…………………………………………………………...6 導電高分子之導電原理與摻雜反應……………………………………..7 1-3 聚苯胺( polyaniline, Pan )簡介…………………………………………...9 聚苯胺在 TiO2 太陽能電池上之可應用性……………………………..9 1-4 研究動機與目標………………………………………………………….10 第二章 系統設置…………………………………………………………………..13 2-1 藥品……………………………………………………………………….13 2-2 紫外—可見光吸收光譜儀與靜態螢光光譜儀………………………….14 2-3 時間相關單光子計數系統……………………………………………….14 2-3.a 原理………………………………………………………………14 2-3.b 本實驗之時間相關單光子計數系統架設………………………21 2-3.c 樣品配製與數據適解……………………………………………23 2-4 飛秒螢光混頻系統………………………………………………………24 2-4.a 原理………………………………………………………………24 2-4.b 非線性晶體—相位匹配與可接受角……………………………25 2-4.c 本實驗之飛秒螢光混頻系統架設………………………………32 2-4.d 樣品配製與數據適解……………………………………………34 2-5 非均向性效應測量………………………………………………………35 2-5.a 非均向性效應簡介………………………………………………35 2-5.b 本論文之非均向性測量實驗系統………………………………38 第三章 結果………………………………………………………………………..41 3-1 前言………………………………………………………………………41 3-2 結果與數據分析…………………………………………………………42 3-2.a 聚苯胺螢光生命期量測…………………………………………42 UV-VIS 吸收光譜與螢光光譜…………………………………42 時間相關單光子計數測量………………………………………43 濃度依存性實驗結果……………………………………………43 皮秒時域非均向性衰減測量……………………………………44 飛秒時域螢光混頻系統測量……………………………………45 3-2.b 含芳香環側鏈取代基之聚苯胺共聚合物之螢光生命期量測…48 Pan-BT...........................................................................................48 Pan-NPT………………………………………………………….49 Pan-MBT…………………………………………………………50 Pan-PYT………………………………………………………….50 第四章 討論………………………………………………………………………..95 螢光衰減機制…………………………………………….…………95 高分子差異性對實驗結果的影響………………………….…………96 4-1 聚苯胺激發態衰減機制探討…………………….………………………96 4-2 含取代基之聚苯胺共聚合物激發態衰減機制探討……………………97 理論計算之結果………………………………………………………..98 第五章 結論………………………………………………………………………132 參考文獻……………………………………………………………………………135 附錄一 聚苯胺的聚合反應機構以及同步還原與取代方法……………………137 1-1 聚合反應機構………………………………………………………………...137 1-2 同步還原與取代方法合成含雜環取代基之聚苯胺共聚合物……………..139 附錄二 密度泛函方法計算電子激發態垂直躍遷波長與震動強度……………140 附錄三 由 B3LYP/6-31 G(d) 密度泛函方法與基底配合計算電負度………...161

    1. Gr□tzel, M.; Inorg. Chem., 2005, 44, 6841
    2. (a) Hagfeldt, A.; Gr□tzel, M.; Acc. Chem. Res., 2000, 33, 269 ;
    (b) Duonghong, D.; Serpone, N.; Gr□tzel, M.; Helv. Chim. Acta 1984, 67, 1012
    3. Benko, G.; Kallioinen, J.; Korppi-Tommola J. E. I.; Yartsev, A. P.; Sundstrom, V.; J., Am. Chem. Soc., 2002, 124, 489
    4. Hashimoto, H.; Yanagi, K.; Yoshizawa, M. ; Archives of Biochemistry and Biophysics, 2004, 430, 61
    5. Kobayashi, T.; Pure & Appl. Chem., 1995, 67, 387
    6. Letheby, H.; J. Chem. Soc. 1862, 15, 161
    7. Green, A. G.; Woodhead, A. E.; J. Chem. Soc. Trans. 1910, 97, 2388
    8. MacDiarmid, A. G.; Chiang, J. C.; Halpern, M.; Huang, W. S.; Mu, S. L.; Somasir, N. L. D.; Wu, W.; Taniger, S. I.; Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 121, 173
    9. Izumi, C. M.S.; Constantino, V. R.L.; Ferreira, A. M. C.; Temperini, M. L.A.; Synthetic Metals, 2006, 156, 654
    10. Tan, S.; Zhai, J.; Wan, M.; Meng, Q.; Li, Y.; Jiang, L.; Zhu, D . Phys. Chem. B., 2004, 108, 18693
    11. Liu Z.; Zhou J.; Xue H.; Shen L.; Zang H. and Chen W.; Synthetic Metals, 2006, 156, 721
    12. Chiang, J. C.; MacDiarmid A. G. Synth. Met. 1986, 13, 193
    13. 鍾明慈, 2006, 國立清華大學碩士論文
    14. 劉冠麟, 2003, 國立清華大學碩士論文
    15. 鄭博元, 2005, 國立清華大學雷射化學課程講義
    16. Thorne, J. R. G.; Masters, J. G.; Williams, S. A.; MacDiarmid, A. G. and Hochstrasser, R. M.; Synthetic Metals, 1992, 49, 159
    17. Kobayashi, T.; Yoshizawa, M.; Stamm, U.; Taiji, M.; Hasegawa, M.; Journal of the Optical Society of America B, 1990, 7, 1558
    18. Turro, N. J.; Modern Molecular Photochemistry, University Science Books, Sausalito, California, 1991

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