电化学制备基于三苯胺和噻吩衍生物电致变色材料及其性能研究

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1、DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterELECTROPOLYMElUZATIONANDCHARACTERJZATIoNOFELECTROCHRoMICMATERIALSBASEDoNTRIPHENYLAMINEANDTHIoPHENEDElUVATIVESSubmittedbyZhi--yanFuSupervisedbySupervisedbyPr耐．ChengZhangCollegeofChemicalEngineeringandM

2、aterialScienceZhejiangUniversityofTechnologyJun．2013浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：材，专耗日期：≯哆年占月占日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校

3、有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密D。(请在以上相应方框内打“、／”)作者签名：／i奇．专。括日期：≯『；年‘月‘日翩躲磊域嗍训多年占月二日浙江工业大学硕士学位论文电化学制备基于三苯胺和噻吩衍生物电致变色材料及其性能研究摘要由于电致变色器件在社会生产生活中有着巨大的潜在的应用

4、前景，电致变色材料得到广泛而深入的研究。而导电聚合物类由于其种类多来源广、易加工、分子结构易修饰、能带可调控等优点，是电致变色材料中一种极为重要的材料。其中，聚三苯胺及聚噻吩衍生物类电致变色材料由于优异的电致变色性能，成为研究的焦点。然而，传统的三苯胺衍生物很难采用电化学阳极氧化法制备聚合物。本文将不同的供电子基团引入到三苯胺的对位，用以改善三苯胺衍生物单体电化学性质，实现利用电化学阳极氧化法制备三苯胺衍生物聚合物薄膜。本论文的第一部分工作首先将咔唑、噻吩供电子基团引入三苯胺的其中一个对位，合成含有多个活性中心的不对称单体4-(9H．咔唑基

5、)．三苯胺(CDPN)和N，N．二苯基-4．(噻吩．3．基)苯胺(DPTA)。利用3，4．乙烯二氧噻吩(EDOT)是一类优良的供电子基团，同时具有良好的成膜性及良好的电致变色性能的特点，通过电化学阳极氧化法分别将CDPN及DPTA与EDOT进行共聚。循环伏安曲线、红外光谱等证明所得到的聚合物为共聚结构。紫外可见光谱分析表明P(CDPN—CO—EDOT)及P(DPTA．CO。EDOT)的兀．兀木电子跃迁能级i浙江工业大学硕士学位论文分别为1．77eV和1．67eV，属于低能带聚合物。通过光谱电化学分析表明发现两种共聚物膜分别实现四种及三种颜色

6、之间的可逆变换，且两种共聚物材料在可见光区的对比度都大于30％，响应时间为1．8S，在近红外光区是1100nln处的光学对比度则接近50％，同样有着较快的响应时间，属于快速响应型电致变色材料。值得一提的是，P(CDPN．CO．EDOT)及P(DPTA．CO-EDOT)膜在相应的波长下，有着极高的着色效率，(超过300cm2·CJ)。此外，多圈循环伏安测试表明，两者有着很好的电化学稳定性。本论文第二部分工作是将不同数量的噻吩基团引入到三苯胺的对位，分别合成得到单体三[4一(2-噻吩基)苯基】胺(TTPA)和4,4’，4”---'[4．(2．联

7、噻吩基)苯基】胺(TBTPA)，并通过电化学阳极氧化法聚合得到相应的聚合物PTTPA和PTBTPA。运用电化学工作站和紫外可见光谱仪连用对该聚合物膜的光谱电化学性质进行了测试。利用电化学方法研究了两个单体的电化学性质，与TTPA相比，TBTPA表现出更好的电化学氧化还原活性。在电化学聚合过程中，PTBTPA呈现出更好的成膜性。由光谱电化学测试结果表明，PTTPA及PTBTPA都呈现出良好的电致变色性能，两者均能呈现三种颜色(PTTPA：黄色，绿色，和灰色；PTBTPA：橙色、深绿色和深灰色)之间的可逆变换，同时具有两者有着相对较高的对比度及

8、较快的响应时间；另外PTTPA及PTBTPA有着相对较高的着色效率。但与PTTPA相比，PTBTPA具有更好的电致变色性能，其对比度、响应时间和着色效率能同时达到更好的效果(在7