新規高分子反応法を利用した共役系ブロック共重合体の相分離構造と光電気物性制御

利用新型聚合物反应方法控制共轭嵌段共聚物的相分离结构和光电性能

• 批准号: 10J02488
• 负责人: 林 正太郎
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02488/
• 关键词: 共役系高分子; 電解反応

高分子反応による改質は、材料合成のみならず、さまざまな高分子製品の加工や成型に用いられることから、これまでに多くの高分子反応手法が開発されている。一方で、有機電解合成は、酸化剤・還元剤の代わりに、電気エネルギーを駆動力として発生される活性種を利用する環境調和型プロセスである。しかしながら、電極-基質間で行われる固液不均一反応であることから、巨大分子である高分子では、効率的な電子授受が行われず、反応は進行しにくい。そこで、電解重合膜が、電極との効率的な電子授受と対イオンの膜内に対するドーピングが行われることに着目し、電極にキャストした高分子フィルムを電解することを考案した。また、本手法の開発により、将来、高分子膜表面にのみならず膜内部への反応達成、すなわち、膜全体の改質を可能にすると考えられる。したがって、本論文では、電解反応を用いた共役系高分子の改質、すなわち"高分子電解反応"の開発に主眼を置いている。また、本手法により得られた高分子の特徴・有意性を明らかにすべく、光電気特性の調査においても十分な議論を行ってきた。具体的な成果の一つを以下に示す。効率的な高分子電解反応法の開発:高分子電解反応のデメリットは高分子基質に対して過剰な電解質を使用しなければならない点と電流効率の低さにある。この問題を改善するために薄層セルを考案した。種々のポリチオフェン誘導体に対して陽極電解ハロゲン化を行ったところ、従来法(ビーカー型セルを利用する方法)と比べ飛躍的に反応性(電流効率)が向上することを示した。また、使用する電解質溶液量は非常に少なくても反応可能であった。

通过聚合物反应进行改性不仅用于材料合成，还用于各种聚合物产品的加工和成型，迄今为止已经开发了许多聚合物反应方法。另一方面，有机电合成是一种环境友好的过程，它使用电能作为驱动力产生的活性物质，而不是氧化剂和还原剂。然而，由于这是在电极和基板之间发生的固液非均相反应，因此在大分子的大分子中不能进行有效的电子转移，并且反应难以进行。因此，我们关注电聚合膜可以有效地与电极交换电子并将抗衡离子掺杂到膜中的事实，并设计了一种电解浇铸在电极上的聚合物膜的方法。此外，这种方法的发展被认为使得未来不仅可以在聚合物膜表面实现反应，而且可以在膜内部实现反应，即对整个膜进行改性。因此，本文重点研究利用电解反应对共轭聚合物进行改性，即“高分子电解反应”的发展。此外，为了阐明使用该方法获得的聚合物的特征和意义，我们对光电性能的研究进行了深入的讨论。具体结果之一如下所示。开发高效的聚合物电解反应方法：聚合物电解反应的缺点是需要使用相对于聚合物基材过量的电解质且电流效率低。为了改善这个问题，我们设计了一种薄层电池。当对各种聚噻吩衍生物进行阳极电解卤化时，与传统方法（使用烧杯型电池的方法）相比，反应性（电流效率）显着提高。另外，即使电解液的使用量非常少，也能够进行反应。

项目成果

電気化学的ドーピングを利用した共役系高分子固相反応

利用电化学掺杂的共轭聚合物固相反应

• 发表时间: 2010
• 作者: S.Inagi;K.Koseki;S.Hayashi;T.Fuchigami;林正太郎
• 通讯作者: 林正太郎

Efficient electrochemical polymer halogenation using a thin-layered cell

• DOI: 10.1039/c1py00150g
• 发表时间: 2011-01-01
• 期刊: POLYMER CHEMISTRY
• 影响因子: 4.6
• 作者: Hayashi, Shotaro;Inagi, Shinsuke;Fuchigami, Toshio
• 通讯作者: Fuchigami, Toshio