基于三苯胺衍生物电致变色材料及器件研究

发布时间：2017-06-14 23:12

  本文关键词：基于三苯胺衍生物电致变色材料及器件研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电致变色是指材料在外加电场的作用下产生的可逆颜色变化现象,本质上是电致变色薄膜发生氧化还原反应改变其对光的透过率或反射率。有机电致变色材料因具有颜色变化丰富、易于结构修饰等优点得到了广泛关注。具有优异性能的电致变色器件应用领域也非常广,正在逐步从硬质到柔性大面积化发展。本文以电致变色中常用的咔唑(CBZ)和三苯胺(TPA)两个生色基团为基本结构,引入dithiafulvenyl(DTF/C_6DTF)单元,合成了两种新型聚合物电致变色材料。Dithiafulvenyl是一种富硫单元,末端接有不同长度烷基链的良好电子给体。首次将其引入电致变色材料,期望能够通过强电子给体的引入调节薄膜的电致变色性能。研究内容如下:首先在TPA上分别引入两个CBZ基团和一个末端为一个碳碳链长度的DTF单元,合成DTF-TPA-DCBZ单体,采用电化学循环伏安法使咔唑的3,6-发生聚合,在ITO玻璃上沉积得到聚咔唑类导电聚合物电致变色薄膜(poly(DTF-TPA-DCBZ)薄膜)。DTF单元与富电子的TPA结合形成双给电子的DTF-TPA强混合电子给体,能够降低电致变色薄膜的氧化电位。在ITO玻璃上沉积得到的聚合物薄膜微观上是多孔的、直径约为90 nm的大量粒子的聚集体,能实现浅黄色、绿色到蓝灰色的可逆变化。Poly(DTF-TPA-DCBZ)薄膜的着色响应时间为4 s,褪色响应时间为8s;在658 nm波长处的着色效率计算得到23.77 cm2 C-1,最大光学调制范围达到40%。其次将末端含六个碳碳链长度的C_6DTF单元接在TPA上合成芳香性聚酰亚胺材料(C_6DTF-TPA-PI),在ITO玻璃上制备得到聚酰亚胺薄膜并检测了薄膜的电致变色性能。在聚酰亚胺的分子结构侧链引入C_6DTF电子给体单元能够有效调节薄膜的电致变色性能。C_6DTF-TPA-PI固体的分解温度为370°C,玻璃化转变温度为225°C,聚酰亚胺薄膜的颜色在电压驱动下能实现黄色到粉紫色的可逆变化;着色响应时间为3 s,褪色响应时间为5 s。在337 nm、348 nm和470 nm波长处有三个特征吸收峰,被氧化后(高于0.6 V)在560 nm波长处出现一个新的吸收峰。最后采用简单的层叠式结构初步封装了基于ITO玻璃的C_6DTF-TPA-PI薄膜电致变色器件,并检测了器件的电致变色性能。该聚酰亚胺电致变色器件具有可逆的电化学过程,电压驱动下能实现浅黄色到粉紫色的颜色变化,着色响应时间和褪色响应时间分别为5s和6s。
【关键词】：电致变色 三苯胺 富硫单元 聚合物薄膜
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-32
• 1.1 电致变色概述10-12
• 1.1.1 电致变色发展历程10-11
• 1.1.2 电致变色性能指标11-12
• 1.2 电致变色材料分类12-23
• 1.2.1 无机电致变色材料12-13
• 1.2.2 有机电致变色材料13-22
• 1.2.3 有机电致变色材料性能调控22-23
• 1.3 电致变色器件23-30
• 1.3.1 电致变色器件结构23-24
• 1.3.2 柔性电致变色器件的发展24-26
• 1.3.3 电致变色器件的应用26-30
• 1.4 选题思路及研究内容30-32
• 第二章 Poly(DTF-TPA-DCBZ)电致变色薄膜的研究32-46
• 2.1 试验药品及仪器32
• 2.2 试验流程32-35
• 2.2.1 DTF-TPA-DCBZ单体的合成32-34
• 2.2.2 Poly(DTF-TPA-DCBZ)电致变色薄膜的制备34-35
• 2.3 结果讨论35-44
• 2.3.1 循环伏安曲线35-38
• 2.3.2 形貌分析及颜色表征38-39
• 2.3.3 吸收光谱39-40
• 2.3.4 响应时间40-41
• 2.3.5 着色效率41-43
• 2.3.6 电化学阻抗分析43-44
• 2.4 本章小结44-46
• 第三章 C_6DTF-TPA-PI电致变色薄膜的研究46-53
• 3.1 试验流程46-48
• 3.1.1 二胺前体化合物的合成47
• 3.1.2 聚酰亚胺C_6DTF-TPA-PI的合成及成膜47-48
• 3.2 结果讨论48-52
• 3.2.1 聚酰亚胺的制备48-49
• 3.2.2 热学性能49-50
• 3.2.3 循环伏安曲线50-51
• 3.2.4 响应时间51
• 3.2.5 吸收光谱51-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第四章 C_6DTF-TPA-PI电致变色器件的研究53-57
• 4.1 试验流程53
• 4.2 电致变色器件性能测试53-55
• 4.2.1 循环伏安曲线53-54
• 4.2.2 响应时间54-55
• 4.3 器件封装中存在的主要问题55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 结论57-59
• 5.1 结论57-58
• 5.2 本论文的亮点58
• 5.3 论文展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-67
• 攻读硕士期间取得的成果67-68

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