[发明专利]含氟金属聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种含氟金属聚合物及其制备方法和应用，利用金属配合物与氟烷烃侧链修饰的有机配体分子反应，制备出含氟金属聚合物，本发明的含氟金属聚合物材料，结构规整，其包括上述含氟金属聚合物，含氟金属聚合物材料包括多个依次交替排列的导电区和绝缘区，所述导电区和绝缘区沿一特定方向延伸，所述导电区和绝缘区的延伸方向相互平行，导电区包括金属配位聚合物链，绝缘区包括氟烷烃链段。上述含氟金属聚合物材料可用于制备光电子器件。

技术领域

本发明涉及金属聚合物的制备技术领域，尤其涉及一种含氟金属聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

作为聚合物科学中不可或缺的一部分，金属聚合物在过去的几十年中受到了广泛的关注，其结合了传统的有机聚合物科学和无机配位化学，并通过添加在聚合物链中的金属中心赋予该类聚合物独特的特性，例如：生物活性、分子磁性、电导率、非线性光学等其它特性。金属聚合物最为广泛的定义为“任何在重复单元中包含金属原子的聚合物”，因此无机化学家们也将一维、二维、三维配位网络归属于金属聚合物。然而这些材料多数为结晶(有时也为非晶)的固体材料，通常在溶解时分解成离散的分子单元，其中最为典型的代表就是人们所熟知的金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)材料。而在高分子领域，科学家们对金属聚合物给出了一个更加精准的定义“金属原子必须是聚合物主体的组成部分或作为侧链连接在聚合物上”，金属中心与结合位点的相互作用必须足够强以抑制金属聚合物在溶剂中的分解或解离。

金属聚合物结构与性能的关系一直是研究者们想要深入研究的课题。近年来，随着显微镜测试技术的发展，扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)可以直接观测到分子结构，但是却仅限于一些生物大分子或侧链密集接枝的聚合物，然而密集而长的侧链会严重影响聚合物主链的构象。因此，需要寻找一种短的侧链取代基，在不能影响聚合物主链的构象的同时，还能诱导出更加规整的聚合物骨架以便于用扫描隧道显微镜(STM)等对其分子结构进行观测。在氟含量较多的化合物或聚合物中，全氟烷基链段之间存在的氟-氟相互作用和空间相互作用使其具备独特的自组织效应，进而能诱导出分子的紧密堆积结构，并有助于提高小分子或聚合物电子器件的电荷传输性能。除此之外，结合结构和计算研究，氟-氟相互作用已被证实存在于超分子化学中。因此，氟烷烃链段在金属聚合物结构与性能的研究中有着巨大的研究潜力。

如何将氟烷烃链段引入到金属聚合物中，是研究氟烷烃链段对金属聚合物结构与性能影响的前提。通常，将金属或金属离子引入到聚合物中有以下三种方式：(1)主链或侧链上带有金属离子的单体进行聚合；(2)通过金属离子与主链中有机单体的配位作用实现超分子聚合；(3)通过聚合后修饰使侧链金属化。毫无疑问，通过第二种方式将氟烷烃链段引入到金属聚合物结构中是最简单易行的方法。目前，尚未有公开的技术研究氟烷烃链段对金属聚合物制备、结构与性能的影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种含氟金属聚合物及其制备方法和应用，本发明利用金属配合物与氟烷烃侧链修饰的有机配体分子反应，制备出含氟金属聚合物，该含氟金属聚合物形成的晶体在分子级别上具有“导电-绝缘”层相互交替的结构，该结构类似分子级别的纳米“栅栏”，为开发新型电子器件提供了新思路。

本发明的第一个目的公开一种含氟金属聚合物的制备方法，包括以下步骤：在保护气氛下，在第一有机溶剂中将式(Ⅰ)所示化合物和钌配合物于50-70℃下反应，完全反应后得到所述含氟金属聚合物；其中，式(Ⅰ)所示化合物和钌配合物的摩尔比为1:1，式(Ⅰ)所示化合物的结构式如下：

所述含氟金属聚合物的结构式如式(Ⅱ)所示：

其中，a＝1-9；b＝4-8。