基于EDOT和二溴代物的新型导电聚合物制备及其电致变色性能

摘要

导电聚合物由于其独特的性能优势而引起了人们的广泛关注，这些优势包括合成工艺简单，加工性能优异，多色彩显示。目前，导电聚合物的研究主要集中在新型聚合物单体的设计和合成上。3,4-二氧乙撑噻吩(EDOT)由于其特点鲜明，性能优异，被广泛应用在新型导电聚合物单体中，用来改善相应导电聚合物的电致变色性能。本论文主要研究了以EDOT为原料，经过分子设计，分别和5,7-二溴吲哚、2,7-二溴-9,9螺二芴、4,7-双（2-溴-5-噻吩基）-2,1,3苯并噻二唑，通过Stille偶联反应合成了三种新型单体，并基于相应的聚合物膜制备了电致变色器件，研究了其电致变色性能。
　　1、以EDOT和5,7-二溴吲哚为原料，通过偶联反应生成了新型单体5,7-双（2-（3,4-亚乙二氧基）噻吩基）-吲哚，即5,7-bis(2-(3,4-ethylenedioxy)thienyl)-indole(ETI)。在乙睛体系中，基于ETI单体制备了高性能的、具有自支撑性质的导电聚合物PETI。研究表明该聚合物膜具有优良的电化学活性和稳定可逆的氧化还原性质。利用红外光谱、核磁氢谱等分析法探讨了该聚合物聚合反应机理。光谱电化学研究表明，PETI具有良好的电致变色性质，显示出两种不同颜色：棕色和蓝色，并且具有高的光对比度(ΔT％)和着色效率。基于 PETI和聚(3,4-二氧乙撑噻吩)(PEDOT)研制了电致变色器件，该器件具有快速的响应时间，较高的着色效率，良好的光学记忆和稳定性。
　　2、以EDOT和2,7-二溴-9,9’螺二芴为原料，合成了新的化合物2,7-双（2-（3,4-亚乙二氧基）噻吩基）-螺二芴，2,7-bis(2-(3,4-ethylenedioxy)thienyl)-spirobifluorene(ETS)，制备了相应的聚合物P ETS。该聚合物薄膜具有良好的电化学活性，电致变色性能良好，能够在粉红色和天蓝色之间相互转换。以PEDOT和 PETS制备了电致变色器件，通过光谱电化学方法研究了其电致变色性能。研究表明，该器件能够在黄绿色和深蓝色之间反复转换，转换时间快，变色稳定性好，器件在600 nm处的着色效率为290 cm2 C-1。
　　3、以EDO T和4,7-双（2-溴-5-噻吩基）-2,1,3苯并噻二唑为原料，经过Stille反应制备了单体4,7-双（2-（3,4-亚乙二氧基）-5-噻吩基）-2,1,3-苯并噻二唑，即4,7-Bis(2-(3,4-ethylenedioxy)-5-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazole(ETB)。该单体通过电化学聚合制备了相应的聚合物PETB，其氧化电位为0.75 V，光谱电化学研究表明，PETB可以在深绿色和深蓝色之间可逆转化，并且显示出了良好的电致变色性能，具有较高的着色效率，在电致变色智能窗方面具有潜在的应用。

目录

第一章 前 言

1. 1导电聚合物

1. 2应用较为广泛的几类导电聚合物

1. 3电致变色

1. 4电致变色材料的应用

1. 5 论文工作的提出和主要内容

参考文献

第二章 实验部分

2. 1 试剂与仪器

2. 2单体的合成

2. 3 聚合物薄膜的制备

2. 4 聚合物的着色效率

2. 5 电致变色器件的制备

2. 6性能测试和表征

参考文献

第三章 PETI的电合成及电致变色器件

3. 1 ET I的电化学聚合

3.2 PETI的电化学性质

3. 3 结构表征

3. 4 扫描电镜形貌表征

3.5 PETI的光谱电化学性质

3.6 PETI的电致变色响应

3. 7 基于PET I的电致变色器件组装

3.8 PETI/PEDOT电致变色器件的光谱电化学

3.9 PETI/PEDOT电致变色器件的动力学研究

3.10 PETI/PEDOT电致变色器件的开路记忆

3.11 PETI/PEDOT电致变色器件的稳定性

3. 12 本章小结

参考文献

第四章 PETS的电合成及电致变色器件

4. 1 ET S的电化学聚合

4.2 PETS的电化学性质

4. 3 结构表征

4. 4 扫描电镜形貌表征

4.5 PETS的光谱电化学性质

4.6 PETS的电致变色响应

4.7 PETS/PEDOT电致变色器件的光谱电化学

4.8 PETS/PEDOT电致变色器件的动力学研究

4.9 PETS/PEDOT电致变色器件的工作稳定性

4. 10 本章小结

第五章 PETB的电合成及电致变色器件

5. 1 ET B的电化学聚合

5.2 PETB的电化学性质

5. 3 结构表征

5. 4 扫描电镜形貌表征

5.5 PETB的电致变色

5.6 PETB的光谱电化学性质

5.7 PETB的电致变色响应

5.8 PETB/PEDOT电致变色器件的光谱电化学

5.9 PETB/PEDOT电致变色器件的动力学研究

5.10 PETB/PEDOT电致变色器件的开路记忆

5.11 PETB/PEDOT电致变色器件的稳定性

5. 12 本章小结

参考文献

结论

附 录 论文图表索引

致谢

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