三苯胺基共价有机框架（COFs）薄膜的制备及电致变色性能的研究
发布时间：2021-04-13 01:02
电致变色是指材料在外加电压作用下发生氧化还原反应改变了对光的透过率或反射率,宏观表现为颜色和透明度的变化。有机电致变色材料由于颜色变化丰富,着色效率高,易修饰等优点被人们广泛关注,其中三苯胺因为氧化电位低、反应速度快、颜色对比度高,并且有着良好的热稳定性,因此被广泛的应用于电致变色材料。共价有机框架（Covalent Organic Frameworks,COFs）是通过共价键连接形成的一类具有低密度、大比表面积、尺寸和结构可调的材料。COFs的多孔性、结晶性、π电子共轭体系和层与层之间有序的π-π堆积能够有效的促进电子的传导,离子的传输,所以COFs在光电子学领域有潜在的应用价值,暂未有COFs薄膜在电致变色领域的应用。本文采用溶剂热法以三（4-氨基苯基）胺（Tris（4-aminophenyl）amine,TAPA）作为主体构筑单元,再分别以三（4-甲酰苯基）胺（Tris（4-Formylphenylfr）Amine,TFPA）,2,4,6-三羟基-1,3,5-苯三甲醛（2,4,6-Trihydroxy,1,3,5-Benzenetricarboxaldehyde,THBT）和均苯...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电致变色智能窗（a）着色态（b）褪色态Figure1.1Electrochromicsmartwindows(a)coloredstate(b)fadestate
西安科技大学工程硕士论文2展电致变色技术已经被应用在智能窗，军事伪装，航天航空等领域。图1.1是电致变色智能窗的应用，根据光的强弱通过调节应用电压从而使智能窗展现出不同的颜色，对太阳光的透过率或反射率进行调节，从而达到对室内温度和亮度的调控[1]。图1.2是汽车防眩后视镜，当强光照射汽车的后视镜产生了反光使人发生眩晕，通过电致变色技术我们可以对照射光线在镜面上发生的反光进行调节，给驾驶人员营造一个良好的驾驶环境[1]。图1.1电致变色智能窗（a）着色态（b）褪色态Figure1.1Electrochromicsmartwindows(a)coloredstate(b)fadestate图1.2防眩后视镜Figure1.2Antiglarerearviewmirror1.2.1电致变色材料的发展1951年Brooker等人发现菁染料在不同的电压下有不同的颜色变化[3]。在1961年，Platt[4]总结了前人的工作并首次提出了电致变色的概念，从此电致变色引起了研究者的广泛关注。1969年，Deb[5]发现了WO3具有电致变色的性能，并且第一个制作出了电致变色的器件，随后在1973年他又提出了在电致变色领域具有重要地位的“氧空位色心”机理，这一机理对电致变色的研究具有开创性的意义，自此电致变色材料的研究日渐火热。十九世纪八十年代后期，人们发现导电聚合物和金属螯合物同样具有电致变色的性能，有机物与金属氧化相比具有易合成且颜色丰富多彩等优点，这一发现再一次把电致变色的研究推向了高潮。1984年瑞典科学家C.M.Lampert和美国科学家C.G.Granqvist首次将电致变色运用到智能窗领域，实现了电致变色技术从理论研究转变为实际应用[5,6]。1992年日本丰田公司将电致变色技术应用在汽车窗户中，2004年瑞士保险塔也同样使用了电致变色技术。2008年中国女科学家徐春叶教授将电致变色技术应用于波音787客机的客舱玻?
西安科技大学工程硕士论文4图1.3元素周期表中具有阳极变色和阴极变色过渡金属氧化物对应的元素Figure1.3Theelementsinheperiodictablecorrespondingtheanodicandcathodiccolorationmetaloxide（2）有机电致变色材料有机电致变色材料的种类比较丰富,其中最常见的一类是导电聚合物如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。导电聚合物不仅具有金属和半导体的导电特性，同时也具有高分子的可加工性能，易于成膜。聚苯胺具有优异的导电性和良好的电致变色性能，在电极材料、智能窗、电致变色薄膜器件、军事伪装等方面都有着广泛应用。由于聚苯胺颜色多变、变色速度快和易于制备等优点、成为最受欢迎的导电聚合物之一，其化学结构式如下：图1.4聚苯胺不同的氧化态，翠绿亚胺态（a）；翠绿亚胺盐（b）；翠绿亚胺碱（c）；苯胺黑（d）Figure1.4Differentoxidationstatesofpolyaniline，emeraldine(a);emeraldinesalt(b);emeraldine(c);anilineblack(d)当聚苯胺在施加不同的电压下其掺杂程度不同因此可以表现出不同的颜色。掺杂态聚苯胺在完全还原态（Leucoemeraldine,LES）呈淡黄色；中间氧化态（Emeraldinesalt,ES）为绿色，高氧化态为蓝色，全氧化态（Pemigraniline,PNS）为黑紫通过改变聚苯胺取代基的数目和种类可以得到一系列的聚苯胺衍生物，这些衍生物同样具有优异的电致变色性能。另一类有机电致变色材料是小分子化合物，分为氧化还原化合物型和金属鏊合物型。有机小分子材料具有丰富的颜色变化、响应速度快、易于合成、可进行分子设计以及材料成本低廉等优点。同时也存在与基底粘附不牢靠、电压过高时容易导致材料分解等缺点。在有机小分子电致变色材料中，1,1-双取代基-4,4-联吡啶又称为紫罗精作为一种典型的电致变色材料，因在被氧化时会发生颜色变化，
本文编号：3134320
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电致变色智能窗（a）着色态（b）褪色态Figure1.1Electrochromicsmartwindows(a)coloredstate(b)fadestate
西安科技大学工程硕士论文2展电致变色技术已经被应用在智能窗，军事伪装，航天航空等领域。图1.1是电致变色智能窗的应用，根据光的强弱通过调节应用电压从而使智能窗展现出不同的颜色，对太阳光的透过率或反射率进行调节，从而达到对室内温度和亮度的调控[1]。图1.2是汽车防眩后视镜，当强光照射汽车的后视镜产生了反光使人发生眩晕，通过电致变色技术我们可以对照射光线在镜面上发生的反光进行调节，给驾驶人员营造一个良好的驾驶环境[1]。图1.1电致变色智能窗（a）着色态（b）褪色态Figure1.1Electrochromicsmartwindows(a)coloredstate(b)fadestate图1.2防眩后视镜Figure1.2Antiglarerearviewmirror1.2.1电致变色材料的发展1951年Brooker等人发现菁染料在不同的电压下有不同的颜色变化[3]。在1961年，Platt[4]总结了前人的工作并首次提出了电致变色的概念，从此电致变色引起了研究者的广泛关注。1969年，Deb[5]发现了WO3具有电致变色的性能，并且第一个制作出了电致变色的器件，随后在1973年他又提出了在电致变色领域具有重要地位的“氧空位色心”机理，这一机理对电致变色的研究具有开创性的意义，自此电致变色材料的研究日渐火热。十九世纪八十年代后期，人们发现导电聚合物和金属螯合物同样具有电致变色的性能，有机物与金属氧化相比具有易合成且颜色丰富多彩等优点，这一发现再一次把电致变色的研究推向了高潮。1984年瑞典科学家C.M.Lampert和美国科学家C.G.Granqvist首次将电致变色运用到智能窗领域，实现了电致变色技术从理论研究转变为实际应用[5,6]。1992年日本丰田公司将电致变色技术应用在汽车窗户中，2004年瑞士保险塔也同样使用了电致变色技术。2008年中国女科学家徐春叶教授将电致变色技术应用于波音787客机的客舱玻?
西安科技大学工程硕士论文4图1.3元素周期表中具有阳极变色和阴极变色过渡金属氧化物对应的元素Figure1.3Theelementsinheperiodictablecorrespondingtheanodicandcathodiccolorationmetaloxide（2）有机电致变色材料有机电致变色材料的种类比较丰富,其中最常见的一类是导电聚合物如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。导电聚合物不仅具有金属和半导体的导电特性，同时也具有高分子的可加工性能，易于成膜。聚苯胺具有优异的导电性和良好的电致变色性能，在电极材料、智能窗、电致变色薄膜器件、军事伪装等方面都有着广泛应用。由于聚苯胺颜色多变、变色速度快和易于制备等优点、成为最受欢迎的导电聚合物之一，其化学结构式如下：图1.4聚苯胺不同的氧化态，翠绿亚胺态（a）；翠绿亚胺盐（b）；翠绿亚胺碱（c）；苯胺黑（d）Figure1.4Differentoxidationstatesofpolyaniline，emeraldine(a);emeraldinesalt(b);emeraldine(c);anilineblack(d)当聚苯胺在施加不同的电压下其掺杂程度不同因此可以表现出不同的颜色。掺杂态聚苯胺在完全还原态（Leucoemeraldine,LES）呈淡黄色；中间氧化态（Emeraldinesalt,ES）为绿色，高氧化态为蓝色，全氧化态（Pemigraniline,PNS）为黑紫通过改变聚苯胺取代基的数目和种类可以得到一系列的聚苯胺衍生物，这些衍生物同样具有优异的电致变色性能。另一类有机电致变色材料是小分子化合物，分为氧化还原化合物型和金属鏊合物型。有机小分子材料具有丰富的颜色变化、响应速度快、易于合成、可进行分子设计以及材料成本低廉等优点。同时也存在与基底粘附不牢靠、电压过高时容易导致材料分解等缺点。在有机小分子电致变色材料中，1,1-双取代基-4,4-联吡啶又称为紫罗精作为一种典型的电致变色材料，因在被氧化时会发生颜色变化，
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