1、與常規(guī)聚合物材料一樣，共軛聚合物具有生產成本低、易于加工、質量輕、柔性好的優(yōu)點，而其特有的共軛結構則賦予了其類似無機半導體材料那樣的光電性能。這些特性的整合不僅使共軛聚合物成為了傳統(tǒng)光電材料的有力競爭者，還開辟了功能聚合物應用的新領域。在提倡使用清潔、低碳、高效能源的當今社會，有機太陽能電池和超級電容器，作為兩類新型的電能產生和存儲器件，越來越受到人們的關注。
　　目前，有關有機太陽能電池材料的文獻報道中，所涉及的光伏聚合物大多基

2、于噻吩結構，而可用作超級電容器電極的有機材料則主要是以聚苯胺為代表的少數幾種導電聚合物。這些被廣泛使用的材料雖然有良好的光電活性，但結構多樣性的缺失也成為了進一步提高光電器件性能的障礙。另一方面，三苯二噁嗪這一共軛稠環(huán)結構被用作小分子染料和顏料的光活性基團已有近百年歷史，該結構具有形成高性能共軛聚合物的潛力，但卻很少有關于其聚合物應用的報道。
　　鑒于此，本論文作了以下幾項工作:
　　(1)共軛聚合物作為一類半導體材料，禁帶

3、寬度是決定其光學和電學性質的重要指標。為了簡單快捷地分析和預測共軛聚合物禁帶寬度隨結構變化的規(guī)律，指導我們的分子設計或是為進一步的高精度計算做鋪墊，本文首先針對線性共軛聚合物的結構特點，以重復單元中原子的吸電子能力和成鍵作用強度為參數，通過HMO圖形方法，將復雜聚合物簡化為由兩種基本單元—苯撐和/或乙烯（炔）撐組成的近似結構，而復雜的共軛取代基可以用簡單的雙原子共軛基團代替，并給出了簡單均聚物、取代均聚物、交替共聚物禁帶寬度的變化趨勢，

4、這些結論與由實驗和高精度理論計算給出的規(guī)律相一致，但更加直觀易懂。
　　(2)本文以三苯二噁嗪單元為基礎，合成了一類用作有機太陽能電池電子給體和光吸收材料的線形共軛聚合物—聚(2-乙烯基-3，10-二烷氧基三苯二噁嗪)(Poly(2-vinyl-3，10-dialkoxytriphenodioxazine)，PVDATPDO）和聚（2-乙炔基-3，10-二烷氧基三苯二噁嗪）(Poly(2-ethynyl-3，10-dialkoxy

5、triphenodioxazine)，PEDATPDO)，和一類用作超級電容器電極材料的梯形共軛聚合物——聚（2，3并7-次氮基-8-氧基-7H-吩噁嗪）(Poly(7H-phenoxazine-2，3-diyl:7-ylidene-8-yl-7-nitrilo-8-oxy)，H-LPP）及其氯代衍生物(Poly(6,9-dichloro-7H-phenoxazine-2,3-diyl:7-ylidene-8-yl-7-nitrilo-

6、8-oxy), Cl-LPP)。為了滿足光伏器件對材料光電性質和溶液法組裝工藝的要求，需要在三苯二噁嗪線形共軛聚合物中引入合適的改性基團，增加了合成的復雜性。通過對反應路線的優(yōu)化，本文成功制備了兩類共八種線形共軛聚合物，并對單體的熒光淬滅現象進行了研究?；诒讲f嗪梯形聚合物的合成則要簡單方便得多，通過條件溫和的縮合與關環(huán)反應即可制備得到兩種目標聚合物。
　　(3)結合實驗數據與理論模型，本文研究了PEDATPDO和PVDATPD

7、O的熱學、光學與電化學性質。結果表明，聚合物分子呈規(guī)整的全平面結構，其共軛域貫穿整個主鏈;兩類聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性，PEDATPDO的剛性較PVDATPDO的大;聚合物薄膜的光譜吸收范圍很寬，且與太陽光譜基本匹配;PEDATPDO薄膜的禁帶寬度大約為1.4eV，PEDATPDO約為1.5eV，烷基側鏈的長度對光學和電化學性質的影響不大。三苯二噁嗪共軛線形聚合物具有理想的稠環(huán)平面結構、光譜吸收、禁帶寬度和前線軌道能級分布，有成為高性能

8、光伏材料的潛力，但其平面性結構剛性太大，產生了過強的分子間π-π相互作用，使得聚合物的成膜性和與其它材料的相容性較差，最終導致相應太陽能電池器件的光電轉換效率都較低，在1％左右。引入大體積的長鏈烷基取代基可以在一定程度上抑制這些消極作用。
　　(4)本文對H-LPP和Cl-LPP的微觀形貌、熱學、光學和電化學性質進行了表征。兩種聚合物粉末呈微米級的棒狀結構;兩者都具有很好的熱穩(wěn)定性，特別是Cl-LPP，其熱分解溫度高于其它常見的導

9、電聚合物電極材料;本征聚合物的溶解性很差，但Cl-LPP能被強酸摻雜溶解，其摻雜產物具有極寬的光譜吸收帶，增強了聚合物的主鏈共軛，同時，與酸的復合還使材料變得十分親水。聚苯并噁嗪梯形共軛聚合物能夠作為超級電容器的電極材料，在中性或酸性水溶液中穩(wěn)定地進行充放電。由于本征聚合物的疏水性，未被摻雜材料的比電容量都很小。得益于良好的親水性和主鏈共軛，經過強酸摻雜后的Cl-LPP電容性能比本征材料大大提高，在1A/g電流密度下，比電容量可達311