基于3,4-乙烯二氧噻吩的共轭聚合物电致变色材料的制备及性能

摘要

在当今信息电子设备高速发展的时代，人类对于多色显示的要求越来越高。而作为一种高效节能型材料，电致变色(EC)材料因其在不同的电压下展示出的不同的颜色，可以满足人们日益增长的物质生活需求。早期人们对于电致变色材料的研究主要集中在无机材料，主要在于，无机电致变色材料具有价廉易得、稳定性高等优点。随着科学技术的发展，越来越多的可用于多色显示的有机电致变色材料问世，其中共轭聚合物成为了近些年研究的热点之一。聚3，4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)，具有高的电导率(600 S/cm)、较大的稳定性和较高的可见光透射率，是一种优异的电致变色材料。
　　在本文中，基于3，4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体，我们进行电化学均聚制备得到两种PEDOT纳米线薄膜，这两种PEDOT薄膜在结构和电致变色性能上具有一定差异。为进一步扩大EDOT作为单体在电致变色领域中的应用，将EDOT和吡咯-3-甲酸(P3C)按照不同的摩尔比进行电化学共聚得到了四种性能优异的新型电致变色薄膜。在论文第一部分，我们在1-丁基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰）亚胺盐的二氯甲烷溶液中用恒电位和循环伏安法聚合EDOT，得到了一维纳米线微结构的PEDOT-CV和PEDOT-CP薄膜，PEDOT-CV和PEDOT-CP在电致变色性能方面具有一定的差异，PEDOT-CV在632nm波长下褪色时间为0.47 s，着色时间为1.23 s;PEDOT-CP在633.5nm波长下的褪色时间为0.51 s，着色时间为0.66 s。在论文第二部分，将P3C和EDOT按照不同的摩尔比进行电化学共聚，我们得到了四种能够展示丰富颜色变化的共聚物薄膜P(EDOT∶P3C)-1，P(EDOT∶P3C)-3,P(EDOT∶P3C)-5和P(EDOT∶P3C)-10。P(EDOT∶P3C)-1在波长为1100nm时光学对比度达到了40％，在500 nm处的响应时间为1.33 s，P(EDOT∶P3C)-3在523 nm处的响应时间仅为0.54 s，P(EDOT∶P3C)-5在561 nm处的响应时间为1.22 s。由聚合物P(EDOT∶P3C)-1组装的电致变色器件在不同电压下可以产生不同的颜色，说明聚合物具有实际应用的潜能。在论文第三部分，制备了一种新的能够多色显示的含钛氧簇基团的共聚物电致变色材料P(EDOT∶P3C)-1-Ti。原子力显微镜照片显示共聚物膜表面均匀性良好，没有观察到相分离。光谱电化学测试结果表明，聚合物膜P(EDOT∶P3C)-1-Ti在波长为1100 nm时，对比度为18.4％，波长为525 nm时，对比度为12.7％，相对应的响应时间分别是0.95 s和3.81s。除此之外，它还具有电催化氧化水的能力，在电化学领域具有潜在的应用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 电致变色材料的分类

1．1．1 无机电致变色材料

1．1．2 有机电致变色材料

1．2 电致变色器件的结构及性能参数

1．2．1 电致变色器件的结构

1．2．2 电致变色器件的性能参数

1．3 PEDOT电致变色薄膜的研究进展

1．4 聚吡咯及其衍生物类电致变色材料

1．5 纳米电致变色材料

1．6 PEDOT／无机复合电致变色材料

1．7 选题的目的及意义

第二章 聚3，4-乙烯二氧噻吩纳米线电致变色材料的制备和性能

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 药品与试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 PEDOT纳米线薄膜的制备

2．3 结果与讨论

2．3．1 电化学聚合

2．3．2 聚合物的表征及电化学性能测试

2．4 本章小结

第三章 基于3，4-乙烯二氧噻吩和吡咯-3-甲酸的共聚物薄膜的制备、表征及电致变色性能

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 药品与试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 聚合物膜的制备

3．3 结果与讨论

3．3．1 单体EDOT和P3C的电化学性能测试和电化学共聚

3．3．2 共聚物膜的表征及电致变色性能研究

3．3．3 电致变色器件的性能

3．4 本章小结

第四章 基于3，4-乙烯二氧噻吩和吡咯-3-甲酸、钛氧簇的共聚物薄膜的的制备及其电致变色性能

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 药品与试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 钛氧簇[Ti7(OEt)19O5(CoBr)]的合成

4．2．4 共聚物薄膜的制备

4．3 结果与讨论

4．3．1 电化学聚合

4．3．2 共聚物膜的表征和电化学性能测试

4．3．3 共聚物膜的电致变色性能

4．3．4 共聚物膜P(EDOT:P3C)-1-Ti的电催化性能

4．4 本章小结

第五章 主要结论及创新点

5．1 主要结论

5．2 创新点

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的研究成果