3DOM苯胺/二苯胺共聚薄膜的制备及其电致变色性能研究

摘要

电致变色是指材料在外加电场的作用下发生颜色(透射率、反射率、吸收率等)变化的现象。聚苯胺——作为导电聚合物电致变色材料体系中的一种重要的材料,具有变色对比度大、稳定性好、较高的导电率、易合成与加工等优点,在电致变色领域获得广泛的研究和使用。本文采用电化学聚合的方法,制备了苯胺和其衍生物——二苯胺的共聚膜和三维有序结构的共聚膜,并对其电致变色性能进行了研究。
　　本论文采用循环伏安法研究了苯胺/二苯胺单体溶液的电化学性能,确定了苯胺/二苯胺单体的聚合电压;使用恒电位法聚合制备了不同苯胺/二苯胺单体摩尔浓度比例下的共聚膜,并用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)对化学结构和形貌进行了表征,最后研究了共聚膜在不同电位下透过率的变化。实验结果表明:苯胺单体和二苯胺单体的聚合电压具有很大的差别,分析单体混合溶液的循环曲线确定共聚电压为0.8V;FT-IR测试结果显示,0.8V下制备的共聚膜同时具有聚苯胺和聚二苯胺主链中的官能团结构,这说明苯胺与二苯胺发生了共聚;SEM测试结构显示,苯胺/二苯胺共聚膜生长受苯胺单体聚合生长影响,共聚膜的表面粗糙度介于聚苯胺和聚二苯胺之间;共聚膜在不同电位下透过率测试表明,不同苯胺/二苯胺单体摩尔浓度比例下的共聚膜的透过光谱有很大的区别,当CANI:CDPD为9:1时,共聚膜的透过率变化值最大。
　　以胶体晶体为模板,电化学聚合获得了三维有序结构(3DOM)的苯胺/二苯胺共聚膜,并对所制备膜的表面形貌、离子扩散系数、不同电压下透过光谱、光学密度、着色效率及响应时间进行了表征。实验结果表明:以胶体晶体模板制备的共聚膜具有三维有序多孔结构;三维有序结构的引入提高了电致变色过程中的离子扩散系数提高了一倍;三维有序结构使得共聚膜的透过率变化值、光学密度和着色效率均有提高;响应时间测试表明,三维有序结构使得原无结构的共聚膜的着色响应时间和褪色响应时间大大缩短。

目录

3DOM 苯胺/二苯胺共聚薄膜的制备及其电致变色性能研究

Synthesis and Properties of 3DOMPoly(aniline-co-diphenylamine)Electrochromic Films

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 导电聚合物类电致变色材料的概述

1.1.1 导电聚合物电致变色原理

1.1.2 导电聚合物电致变色材料

1.2苯胺类导电聚物研究进展

1.2.1聚苯胺的制备

1.2.2 聚苯胺电致变色薄膜研究进展

1.3 纳米结构的聚苯胺的制备

1.3.1 无模板合成法

1.3.2 软模板合成法

1.3.3 硬模板合成法

1.4 本文研究目的与意义

第2章 实验材料与实验方法

2.1 实验材料与仪器

2.2共聚膜的结构与形貌表征

2.2.1 傅里叶变换红外光谱

2.2.2 扫描电子显微镜

2.3 聚合物薄膜基本性能表征

2.3.1 循环伏安性能测试

2.3.2 共聚膜透过率的测量

2.3.3 共聚膜光学密度测试

2.3.4 共聚膜的着色效率测试

2.3.5 共聚膜响应时间测试

第3章 苯胺/二苯胺共聚膜的制备及性能表征

3.1 不同摩尔比例下共聚膜的制备

3.1.1 ITO玻璃的清洗

3.2.2电极的制备

3.1.3 苯胺/二苯胺共聚膜的制备

3.2 聚合物薄膜的FT-IR光谱

3.3 聚合物膜的形貌特性

3.4 聚合物薄膜的电致变色性能研究

3.4.1 聚合物薄膜的循环伏安性能研究

3.4.2 聚合物薄膜在电场下透过性能变化的研究

3.5 本章小结

第4章 三维有序结构苯胺/二苯胺共聚膜的制备及性能表征

4.1 三维有序结构的苯胺/二苯胺共聚膜的制备

4.1.1 胶体晶体模板的制备

4.1.2 三维有序结构的苯胺/二苯胺共聚膜的制备

4.2 形貌表征与分析

4.2.1 胶体晶体模板形貌表征与分析

4.2.2 三维有序结构苯胺/二苯胺共聚膜形貌表征与分析

4.3 三维有序共聚物薄膜电致变色性能研究

4.3.1 三维有序共聚物薄膜离子扩散系数研究

4.3.2 三维有序共聚膜电致变色性能研究

4.3.3 三维有序共聚膜光学密度和着色效率研究

4.3.4 三维有序共聚膜电致变色相应时间测试

4.4 本章小结

结论

参考文献