樟脑磺酸掺杂聚苯胺薄膜制备及其电致变色性能研究

摘要

电致变色是指材料在有外加电场的作用时发生颜色(透射率、反射率、吸收率等)变化的现象。聚苯胺以其低廉的价格,优良的光学性能和较短的响应时间等诸多优点成为有机电致变色材料中应用最为广泛的一种材料。本文采用电化学聚合的方法,制备了樟脑磺酸掺杂的聚苯胺薄膜,并且深入研究了不同聚合方式和聚合条件对其电致变色性能的影响,最终选用最佳的工艺参数制备聚苯胺薄膜并将其组装成器件,测试了器件的相关性能。
　　实验采用循环伏安法确定了不同单体摩尔浓度配比的盐酸和樟脑磺酸掺杂的聚苯胺薄膜的电聚合参数,使用恒电位法制备了不同浓度配比的两种酸掺杂的薄膜,薄膜尺寸为10x30毫米,厚度约为10微米。对制备的薄膜进行了SEM、FT-IR、XRD表征和TG测试,并研究了不同浓度配比的聚苯胺薄膜的透过率变化和循环稳定性。SEM结果表明,随着单体溶液中酸度的增加,薄膜的致密度增高;FT-IR光谱结果证明了樟脑磺酸已成功掺杂到聚苯胺中;XRD结果表明樟脑磺酸掺杂的聚苯胺薄膜的结晶性有所提高;TG曲线表明了在使用温度为室温到300℃之间时,樟脑磺酸掺杂的聚苯胺薄膜耐热性能较好。浓度配比为2:1的樟脑磺酸掺杂聚苯胺薄膜透过率变化最大,循环稳定性也较好。
　　分别采用恒电位法和恒电流法制备了不同沉积参数的浓度配比为2:1的樟脑磺酸掺杂聚苯胺薄膜。恒电位法制备薄膜时,透过率变化随着聚合电位的升高出现先增加后减低的变化趋势,在0.75V时透过率变化最大;恒电流法制备时,透过率变化随着聚合电流的升高而降低,在3mA时透过率变化最大。此时最大透过率变化要略低于0.75V聚合电位下生成的聚苯胺薄膜,两种方法制备的聚苯胺薄膜响应时间相差不大。
　　在ITO玻璃上以0.75V聚合电位下制备的樟脑磺酸掺杂聚苯胺薄膜作为一侧电极,另一侧电极是旋涂PEDOT/PSS薄膜的ITO玻璃,凝胶电解质为PMMA/PC/LiClO4,组装成为电致变色器件。器件可以在脉冲激励电压下由无色变为蓝绿色,变色效果显著;循环稳定性由于磺酸根阴离子基团的引入而得到提高;在可见光波段透过率变化也较高。

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第1章 绪论

1.1 电致变色材料概述

1.2 导电聚合物电致变色材料

1.3 苯胺类导电聚合物研究进展

1.4 聚苯胺电致变色器件

1.5 研究目的和意义

第2章 实验方法与实验材料

2.1 实验药品与实验仪器

2.2 聚苯胺薄膜的形貌、结构表征

2.3 聚苯胺薄膜的性能表征

第3章 质子酸掺杂聚苯胺薄膜的制备及性能表征

3.1聚苯胺薄膜制备

3.2聚苯胺薄膜的表征

3.3聚苯胺薄膜的热失重（TG）分析

3.4聚苯胺薄膜的电化学性能表征与光谱测试

3.5 本章小结

第4章 聚苯胺电致变色器件的制备及性能研究

4.1聚苯胺薄膜的电化学制备及电致变色性能研究

4.2器件的制备和性能测试

4.3 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢