導電聚合物電致變色器件.pdf

1、電致變色(eletrochromism)是指物質在電化學作用下發(fā)生氧化還原反應，引起顏色變化的現(xiàn)象。用電致變色材料組裝成的器件在建筑、汽車、平板顯示、信息存儲等領域有著廣闊的應用前景。其中，導電聚合物作為電致變色材料具有制備工藝簡易(化學法或電化學法)、顏色變化的對比度高、組裝成的器件工作電壓低、響應速度快、可通過“嫁接”或“裁減”的方法設計分子結構來滿足某一所需要的顏色等諸多優(yōu)點。 本文采用導電聚合物{聚苯胺(PANI)、聚3

2、-甲基噻吩(P3MeT)}作為電致變色材料，圍繞著構筑新型的電致變色器件(ECD)和制備性能優(yōu)良的ECD展開工作，主要進行了以下幾方面的研究工作： 1)化學法合成PANI，旋涂法制備PANI薄膜，表征薄膜形貌；電化學法制備P3MeT薄膜，表征薄膜形貌；研究電解質的組成對PANI薄膜電致變色性能的影響。制備可用于PANI及P3MeT變色的固態(tài)聚合物電解質。 2)組裝垂直結構的固態(tài)PANI電致變色器件，優(yōu)化器件的電致變色性能

3、。 3)組裝側面結構的固態(tài)PANI-ECD和P3MeT-ECD，研究側面結構器件的電致變色性能。 4)在同一塊ITO上，采用滴涂法制得PANI薄膜，用電化學法制得P3MeT薄膜，組裝側面結構的固態(tài)PANI-P3MeT-ECD，并改善器件結構。 研究取得以下主要結果： 1)通過比較PANI在含有質子的0.1 mol L-1 LiClO4十0.01 mol L-1 HClO4的乙腈電解質和不含有質子的0.1

4、mol L-1 LiClO4的乙腈電解質的電致變色性能，結果表明了PANI的電致變色性能在含有質子的電解質中比不含有質子電解質穩(wěn)定。 2)以PANI為電致變色層，用聚合物電解質(PE：PMMA-PC-EC-LiClO4或PE：PMMA-LiClO4一PC-EC-HClO4)構筑的簡易的垂直結構ECD(ITO｜PANI‖PE‖ITO)，含有質子聚合物電解質的器件性能略優(yōu)于不含有質子的器件，但簡易的垂直結構的PANI-ECD循環(huán)穩(wěn)定

5、性不理想。引入CeO2-TiO2復合薄膜代替ITO作為該器件的對電極，優(yōu)化器件結構，組裝出了新型的固態(tài)PANI-ECD。并且通過CeO2-TiO2復合物薄膜制備工藝的優(yōu)化，得到垂直結構的固態(tài)PANI-ECD(ITO｜PANI‖ PE‖CeO2-TiO2｜ITO)具有較好的電致變色性能。該器件顏色呈現(xiàn)透明黃色(-1.5 V，PANI vs.CeO2-TiO2)到藍色(1.0 V)的可逆變化，700nm處的透射率由42.19％到13.35％

6、變化，經(jīng)過150個循環(huán)其透射率差仍保持不變，著色效率為152.1 c㎡ C-1。 3)以PANI為電致變色層，用聚合物電解質(PE：PMMA-LiClO4-PC-EC-HClO4)構筑了側面結構固態(tài)PANI-ECD?？刂破珘?0.6 V和-0.6 V之間變化，側面結構PANI-ECD顯示出了墨綠色和黃綠色之間的可逆變化。 4)以P3MeT為電致變色層，用聚合物電解質(PE：PMMA-LiClO4-PC-EC-HClO4)

7、構筑了側面結構固態(tài)P3MeT-ECD。控制偏壓+1.6 V和-1.0 V之間變化，側面結構P3MeT-ECD顯示出了紅色和藍色之間的可逆變化。 5)同時采用P3MeT和PANI作為電致變色材料組裝成的側面結構固態(tài)P3MeT-PANI-ECD可以實現(xiàn)紅、藍、墨綠、草綠多色變化，并用激光雕刻微型化P3MeT-PANI變色層組裝制得的側面結構固態(tài)P3MeT-PANI-ECD也可實現(xiàn)紅、藍、墨綠、草綠多色變化。優(yōu)化器件結構，用CeO2-