電化學(xué)制備基于三苯胺和噻吩衍生物電致變色材料及其性能研究.pdf

1、由于電致變色器件在社會生產(chǎn)生活中有著巨大的潛在的應(yīng)用前景，電致變色材料得到廣泛而深入的研究。而導(dǎo)電聚合物類由于其種類多來源廣、易加工、分子結(jié)構(gòu)易修飾、能帶可調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)，是電致變色材料中一種極為重要的材料。其中，聚三苯胺及聚噻吩衍生物類電致變色材料由于優(yōu)異的電致變色性能，成為研究的焦點(diǎn)。
　　然而，傳統(tǒng)的三苯胺衍生物很難采用電化學(xué)陽極氧化法制備聚合物。本文將不同的供電子基團(tuán)引入到三苯胺的對位，用以改善三苯胺衍生物單體電化學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)

2、利用電化學(xué)陽極氧化法制備三苯胺衍生物聚合物薄膜。本論文的第一部分工作首先將咔唑、噻吩供電子基團(tuán)引入三苯胺的其中一個對位，合成含有多個活性中心的不對稱單體4-(9H-咔唑基)-三苯胺(CDPN)和N,N-二苯基-4-（噻吩-3-基）苯胺(DPTA)。利用3，4-乙烯二氧噻吩(EDOT)是一類優(yōu)良的供電子基團(tuán)，同時(shí)具有良好的成膜性及良好的電致變色性能的特點(diǎn)，通過電化學(xué)陽極氧化法分別將CDPN及DPTA與EDOT進(jìn)行共聚。循環(huán)伏安曲線、紅外光

3、譜等證明所得到的聚合物為共聚結(jié)構(gòu)。紫外可見光譜分析表明P(CDPN-co-EDOT)及P(DPTA-co-EDOT)的π-π*電子躍遷能級分別為1.77 eV和1.67 eV，屬于低能帶聚合物。通過光譜電化學(xué)分析表明發(fā)現(xiàn)兩種共聚物膜分別實(shí)現(xiàn)四種及三種顏色之間的可逆變換，且兩種共聚物材料在可見光區(qū)的對比度都大于30％，響應(yīng)時(shí)間為1.8 s，在近紅外光區(qū)是1100nm處的光學(xué)對比度則接近50％，同樣有著較快的響應(yīng)時(shí)間，屬于快速響應(yīng)型電致變色

4、材料。值得一提的是，P(CDPN-co-EDOT)及P(DPTA-co-EDOT)膜在相應(yīng)的波長下，有著極高的著色效率，（超過300 cm2·C-1）。此外，多圈循環(huán)伏安測試表明，兩者有著很好的電化學(xué)穩(wěn)定性。
　　本論文第二部分工作是將不同數(shù)量的噻吩基團(tuán)引入到三苯胺的對位，分別合成得到單體三[4-（2-噻吩基）苯基]胺(TTPA)和4，4′，4″-三[4-（2-聯(lián)噻吩基）苯基]胺（TBTPA），并通過電化學(xué)陽極氧化法聚合得到相應(yīng)的

5、聚合物PTTPA和PTBTPA。運(yùn)用電化學(xué)工作站和紫外可見光譜儀連用對該聚合物膜的光譜電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測試。利用電化學(xué)方法研究了兩個單體的電化學(xué)性質(zhì)，與TTPA相比，TBTPA表現(xiàn)出更好的電化學(xué)氧化還原活性。在電化學(xué)聚合過程中，PTBTPA呈現(xiàn)出更好的成膜性。由光譜電化學(xué)測試結(jié)果表明，PTTPA及PTBTPA都呈現(xiàn)出良好的電致變色性能，兩者均能呈現(xiàn)三種顏色(PTTPA:黃色，綠色，和灰色;PTBTPA:橙色、深綠色和深灰色)之間的可逆變

6、換，同時(shí)具有兩者有著相對較高的對比度及較快的響應(yīng)時(shí)間;另外PTTPA及PTBTPA有著相對較高的著色效率。但與PTTPA相比，PTBTPA具有更好的電致變色性能，其對比度、響應(yīng)時(shí)間和著色效率能同時(shí)達(dá)到更好的效果（在720 nm處對比度為49％，響應(yīng)時(shí)間為0.93s，著色效率為198 cm2·C-1;在1100nm處對比度為52％，響應(yīng)時(shí)間為0.91 s，著色效率285 cm2·C-1）。此外，掃面電鏡數(shù)據(jù)表明，PTTPA及PTBTPA薄