聚苯胺类/PSSA-PVA复合物制备及电致变色性能研究

摘要

电致变色材料是一种会改变人们生活方式和人们对能源的利用方式的新型功能材料。电致变色材料的颜色能在电场作用下在其氧化态和还原态之间相互转化从而发生可逆改变，在外观上则表现为使材料的透射与反射特性及其颜色发生可逆改变。因而它在大型平板显示器、光电开关、电致变色信息存储器件及建筑节能灵巧窗等各方面都有广泛的应用前景。有机电致变色材料的色彩丰富、光学性能较好、颜色转换快、成本低廉、循环可逆性好、易进行分子设计优化性能，故受到青睐,是近几年来电致变色研究的主要方向。聚苯胺及衍生物由于其原料廉价易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能、环境稳定性好等特性，己成为有机电致变色材料研究中的一个重要方向。 本文以聚苯乙烯磺酸(PSSA)为模板掺杂剂，聚乙烯醇(PVA)为成膜助剂，过硫酸铵(APS)引发合成聚苯胺/聚苯乙烯磺酸一聚乙烯醇(P~,NI/PSSA．PVA)复合物固体及其复合溶液和聚(苯胺～邻苯二胺)/聚苯乙烯磺酸一聚乙烯醇(P(AN-oPD)/PSSA—PVA)复合物固体及其复合溶液，对两种复合物同体和两种复合溶液进行了结构表征，在ITO导电玻璃(rFO/Glass)上采用旋涂法分别制备了相应的复合电致变色膜，组装了相应的电致变色器件。研究了制备两种复合物的最佳条件，并用循环伏安法、恒电势法和LV-Vis分光光度计等对复合电致变色薄膜的电化学性能、开路记忆时间、可见光透过率等性能进行了测试。 实验表明：制备的导电聚苯胺/聚苯乙烯磺酸一聚乙烯醇和聚(苯胺一邻苯二胺)/聚苯乙烯磺酸一聚乙烯醇复合物都具有良好的溶解性和导电率；制备的复合电致变色膜膜面平整，耐电解质溶液腐蚀、对基底的附着力大人提高；组装的电致变色器件底色接近无色，在较低电压下能分别显示出蓝色和棕色，表现出优良的电化学性能及其光学性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2电致变色材料

1.2.1电致变色材料的研究及应用概况

1.2.2电致变色材料的分类

1.2.3有机电致变色材料

1.3聚苯胺(PANI)电致变色材料的合成研究及进展

1.3.1聚苯胺的研究历史

1.3.2聚苯胺的结构

1.3.3聚苯胺的电致变色原理

1.3.4可溶性聚苯胺的研究

1.4电致变色器件

1.4.1电致变色元件系统

1.4.2有机电致变色层的制备

1.5本课题的选题意义和思路

第二章聚苯胺/聚苯乙烯磺酸—聚乙烯醇复合物及其电致变色膜的合成与表征

2.1 概述

2.2聚苯胺/聚苯乙烯磺酸—聚乙烯醇复合物及其电致变色膜的制备

2.2.1实验试剂及仪器

2.2.2 PSSA-PVA掺杂PANI复合物的制备

2.2.3 PANI/PSSA-PVA复合电致变色膜的制备

2.3结果与讨论

2.3.1引发剂过硫酸铵用量的影响

2.3.2 PVA用量的影响

2.3.3模板PSSA的作用和An/PSSA的不同比例的影响

2.3.4反应温度的影响

2.3.5反应时间的影响

2.3.6复合物的红外光谱分析

2.3.7复合物的紫外吸收光谱分析

2.3.8复合物的透射电镜分析

2.3.9复合物的X-射线衍射分析

2.3.10复合物薄膜的电化学性能及电致变色性能分析

2.3.11复合物薄膜的可见光透过率分析

2.3.12复合物薄膜的开路记忆测试

2.3.13复合物薄膜的循环稳定性测试

2.3.14复合物薄膜的扫描电镜分析

2.4本章小结

第三章聚(苯胺-邻苯二胺)/聚苯乙烯磺酸—聚乙烯醇复合物及其电致变色膜的合成及表征

3.1 概述

3.2聚(苯胺-邻苯二胺)/聚苯乙烯磺酸—聚乙烯醇复合物及电致变色膜的制备

3.2.1实验试剂及仪器

3.2.2 PSSA-PVA掺杂P(AN-oPD)复合物的制备

3.2.3 P(AN-oPD)/PSSA-PVA复合电致变色膜的制备

3.3结果与讨论

3.3.1反应温度的影响

3.3.2溶剂的选择

3.3.3两种单体不同比例的影响

3.3.4引发剂过硫酸铵用量的影响

3.3.5 PVA用量的影响

3.3.6单体与PSSA的不同比例的影响

3.3.7复合物的红外光谱分析

3.3.8复合物的紫外吸收光谱分析

3.3.9复合物的透射电镜分析

3.3.10复合物的X-射线衍射分析

3.3.11复合物薄膜的循环伏安测试及电致变色性能分析

3.3.12复合物薄膜的可见光透过率分析

3.3.13复合物薄膜的循环稳定性测试

3.3.14复合物薄膜的扫描电镜分析

3.4本章小结

第四章聚苯胺类/.PSSA-PVA复合物电致变色器件的制作

4.1概述

4.2电致变色器件的设计与组装

4.2.1 PANI/PSSA-PVA型全固态电致变色器件

4.2.2 P(AN-(OP)D)/PSSA-PVA型全固态电致变色器件

4.2.3响应时间

4.4本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

附录：硕士期间发表论文情况

致谢