基于电致变色聚合物的多功能材料研发
发布时间：2021-08-14 13:09
电致变色（Electrochromism,EC）是指材料的光学性质（透过率,吸收率和反射率等）在外加电场的作用下进行稳定可逆地变化,即随着材料的掺杂和去掺杂,外在表现为材料颜色或者透明度的明显变化。这种电响应的优异性质使其在智能窗,防眩后视镜,静态显示器等领域越来越受到研究者们的青睐。而其中,聚合物电致变色材料（共轭聚合物）以其独特的优势,诸如着色效率高,响应时间快,制备方便,可通过分子结构调节达到多彩颜色等,逐步由实验室小剂量制备走向商业化,进入人们的日常生活。现阶段,很多研究者不仅着眼于材料的电致变色性能,而且也非常重视电致变色性能与其它特殊性能的结合,以期于更广泛的利用材料的优异性质,例如将光致发光,电致发光,超级电容器,自供能等概念引入到电致变色材料中来,拓展了电致变色材料的应用领域。因此,本文围绕聚噻吩类电致变色聚合物,通过改变聚合物的主链和侧链结构或者与其他材料诸如量子点等形成新型复合物,得到能够同时实现多功能化的电致变色材料,本论文系统地介绍了此类聚噻吩类材料的合成,表征以及基于此类材料的器件组装,探究材料结构与性能之间的相关规律,主要分为以下五个部分:第一部分工作中,我...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１己报道的无机电致变色材料阳离子在元素周期表中的分布??
?３．０?３．５??Ｅｎｅｒｇｙ／ｅＶ??图１．３聚３，４－乙撑二氧噻吩的电致变色原理??１．２．３．１共轭聚合物电致变色材料的发展??虽然共轭聚合物材料种类很多，但由于聚噻吩优异的电致变色性质以及良好??的可操作性，本文着重介绍聚噻吩类电致变色材料的发展历程。自１９８３年??Ｇａｍｉｅｒ６０，６１，?Ｄｒｕｙ和Ｓｅｙｍｏｕｒ６２等人将聚噻吩材料应用到电致变色领域以来，聚??噻吩类电致变色材料迎来了快速的发展。未被取代的聚噻吩能够在红色和蓝色之??间切换，是一种多色显示材料。电致变色材料的光学性质受材料结构和能带间隙??控制，另外由于噻吩分子３，４位点易修饰，因此研究者通过噻吩３，４位点进行功??能衍生化，合成了一系列不同结构的聚噻吩衍生物材料，达到调控材料着色态颜??色的目的。??首先，在噻吩分子的３位接枝烷基是一个行之有效的方法，但据文献报道，??仅仅是烷基链长度的增加并不能显著改变聚合物的电致变色性能
了单体和聚合物的氧化还原电压，聚合物着色态的颜色也发生了明显的变化。通??过在供体噻吩，３，４－乙撑二氧噻吩，３，４－乙撑二氧吡咯中引入氰基乙烯单元，系统??地研宄了相应材料的氧化还原和光电性质，尽管对应的聚合物的能带间隙相差?、??０．４－０．５ｅｖ，但所有的材料都能在深蓝的着色态到透明浅蓝的褪色态之间变化（图??１．４）?６８〇??虽然聚噻吩类共轭聚合物具有优异的电致变色性能，但其聚合物不溶于溶剂??的特性限制了大规模商业化应用的潜力，导致其常规情况下只能通过电聚合的方??法成膜，而电聚合过程中，单体材料利用率低，操作复杂，电聚合成膜不均匀以??及无法大规模成膜的缺点迫使研究者们开发溶液可操作性的聚噻吩电致变色材??料，以ＰＥＤＯＴ为例，常见的方法是通过高分子电解质聚苯乙烯磺酸掺杂ＰＥＤＯＴ，??这种方法得到的ＰＥＤＯＴ：?ＰＳＳ可以分散在水中，采用水溶液成膜的方法进行大尺??寸的应用，该方法得到的ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ薄膜具有优异的导电性，高的透过率以及??良好的稳定性，被广泛应用于电致变色器件，太阳能电池和场效应晶体管等领域??６９＿７５。另外，通过在ＰＥＤＯＴ侧链引入长链烷基或烷氧基，利用长的侧链基团与溶??剂之间的范德华力作用以及长链基团的振动作用，使得到的聚合物在溶剂中获得??良好的溶解性，也是解决聚合物溶液可操作的一个方法。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Special topic on recent progress in electrochromism[J]. Xinhua Wan,Chunye Xu. Science China（Chemistry）. 2017(01)
[2]A newly-designed self-powered electrochromic window[J]. Xingming Wu,Jianming Zheng,Chunye Xu. Science China（Chemistry）. 2017(01)
[3]Low Band Gap Polymers Synthesized by Electrochemical Polymerization for Electrochromic Devices[J]. Mamtimin Mahmut,Tunsagul Awut,司马义·努尔拉. Chinese Journal of Polymer Science. 2015(10)
本文编号：3342524
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１己报道的无机电致变色材料阳离子在元素周期表中的分布??
?３．０?３．５??Ｅｎｅｒｇｙ／ｅＶ??图１．３聚３，４－乙撑二氧噻吩的电致变色原理??１．２．３．１共轭聚合物电致变色材料的发展??虽然共轭聚合物材料种类很多，但由于聚噻吩优异的电致变色性质以及良好??的可操作性，本文着重介绍聚噻吩类电致变色材料的发展历程。自１９８３年??Ｇａｍｉｅｒ６０，６１，?Ｄｒｕｙ和Ｓｅｙｍｏｕｒ６２等人将聚噻吩材料应用到电致变色领域以来，聚??噻吩类电致变色材料迎来了快速的发展。未被取代的聚噻吩能够在红色和蓝色之??间切换，是一种多色显示材料。电致变色材料的光学性质受材料结构和能带间隙??控制，另外由于噻吩分子３，４位点易修饰，因此研究者通过噻吩３，４位点进行功??能衍生化，合成了一系列不同结构的聚噻吩衍生物材料，达到调控材料着色态颜??色的目的。??首先，在噻吩分子的３位接枝烷基是一个行之有效的方法，但据文献报道，??仅仅是烷基链长度的增加并不能显著改变聚合物的电致变色性能
了单体和聚合物的氧化还原电压，聚合物着色态的颜色也发生了明显的变化。通??过在供体噻吩，３，４－乙撑二氧噻吩，３，４－乙撑二氧吡咯中引入氰基乙烯单元，系统??地研宄了相应材料的氧化还原和光电性质，尽管对应的聚合物的能带间隙相差?、??０．４－０．５ｅｖ，但所有的材料都能在深蓝的着色态到透明浅蓝的褪色态之间变化（图??１．４）?６８〇??虽然聚噻吩类共轭聚合物具有优异的电致变色性能，但其聚合物不溶于溶剂??的特性限制了大规模商业化应用的潜力，导致其常规情况下只能通过电聚合的方??法成膜，而电聚合过程中，单体材料利用率低，操作复杂，电聚合成膜不均匀以??及无法大规模成膜的缺点迫使研究者们开发溶液可操作性的聚噻吩电致变色材??料，以ＰＥＤＯＴ为例，常见的方法是通过高分子电解质聚苯乙烯磺酸掺杂ＰＥＤＯＴ，??这种方法得到的ＰＥＤＯＴ：?ＰＳＳ可以分散在水中，采用水溶液成膜的方法进行大尺??寸的应用，该方法得到的ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ薄膜具有优异的导电性，高的透过率以及??良好的稳定性，被广泛应用于电致变色器件，太阳能电池和场效应晶体管等领域??６９＿７５。另外，通过在ＰＥＤＯＴ侧链引入长链烷基或烷氧基，利用长的侧链基团与溶??剂之间的范德华力作用以及长链基团的振动作用，使得到的聚合物在溶剂中获得??良好的溶解性，也是解决聚合物溶液可操作的一个方法。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Special topic on recent progress in electrochromism[J]. Xinhua Wan,Chunye Xu. Science China（Chemistry）. 2017(01)
[2]A newly-designed self-powered electrochromic window[J]. Xingming Wu,Jianming Zheng,Chunye Xu. Science China（Chemistry）. 2017(01)
[3]Low Band Gap Polymers Synthesized by Electrochemical Polymerization for Electrochromic Devices[J]. Mamtimin Mahmut,Tunsagul Awut,司马义·努尔拉. Chinese Journal of Polymer Science. 2015(10)
本文编号：3342524
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