吲哚类导电聚合物的电化学合成及其电致变色性能研究

论文摘要

高性能吲哚类导电聚合物的制备和电致变色性能研究是目前研究的热点。电化学方法是制备导电聚合物的一种重要方法。本论文主要研究了三种吲哚衍生物在中性溶剂中的电化学聚合,分别制备了聚（5-醛基吲哚）、聚（6-羧基吲哚）和5-氰基吲哚和3,4二氧乙撑噻吩的共聚物,并对相应聚合物的电致变色性能及其在电致变色器件中的应用进行了研究。1.通过直接电化学氧化5-醛基吲哚（5FIn）单体合成了一种新型的可溶性的聚吲哚衍生物—聚（5-醛基吲哚）（P5FIn）。由于醛基的引入,制备的聚合物膜具有良好的电化学活性和热稳定性,电导率为2.43×10-2Scm-1。光谱电化学研究表明,聚（5-醛基吲哚）具有良好的电致变色性能,透过率高,响应时间短。基于聚（5-醛基吲哚）和聚（3,4-二氧乙撑噻吩）研制的电致变色器件能够在绿色和深蓝色之间进行颜色转化,且具有快速的响应时间、高对比度和良好的开路记忆效应。2.通过直接电化学氧化6-羧基吲哚（I6CA）单体合成了一种具有纳米结构的聚吲哚衍生物—聚（6-羧基吲哚）（PI6CA）。制备的聚合物膜具有良好的电化学活性和热稳定性,电导率为0.28Scm-1。光谱电化学研究表明,聚合物膜具有良好的电致变色性能。组装了基于聚（6-羧基吲哚）和聚（3,4-二氧乙撑噻吩）的电致变色器件,并研究了相应的电致变色性能。研究表明,该器件能够在绿色和蓝色之间进行颜色转化,且具有快速的响应时间、高对比度和良好的开路记忆效应。3.研究了5-氰基吲哚（CNIn）和3,4-二氧乙撑噻吩（EDOT）的电化学共聚。研究表明,该共聚物薄膜具有良好的电化学活性和稳定性。光谱电化学分析表明5-氰基吲哚和3,4-二氧乙撑噻吩的共聚物薄膜能在棕色和蓝色之间转化。此外,基于共聚物构建了相应的电致变色器件,研究表明,该器件能够在深棕色和深蓝色之间进行颜色转化,且具有快速的响应时间、高对比度和良好的开路记忆效应。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 导电聚合物
• 1.1.1 导电聚合物简介及其研究进展
• 1.1.2 导电聚合物的制备方法及其影响因素
• 1.1.3 吲哚类导电聚合物的研究
• 1.2 电致变色
• 1.2.1 电致变色材料的发现和特点
• 1.2.2 电致变色材料的分类
• 1.2.2.1 金属氧化物
• 1.2.2.2 有机金属螯合物
• 1.2.2.3 普鲁士蓝系统
• 1.2.2.4 氧化还原型化合物
• 1.2.2.5 导电聚合物
• 1.2.3 电致变色性能的研究方法
• 1.2.3.1 观察法
• 1.2.3.2 定电位下紫外可见光扫描法
• 1.2.3.3 方波电位扫描法
• 1.3 导电聚合物电致变色的应用发展
• 1.3.1 光波吸收和发射材料
• 1.3.2 变色灵巧窗材料
• 1.3.3 储存材料
• 1.4 论文工作的提出和主要内容
• 参考文献
• 第二章 实验方法
• 2.1 试剂与仪器
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 聚合物膜的制备
• 2.2.1 电化学合成及电化学性能测试
• 2.2.2 电解质溶液
• 2.2.3 聚合物膜的去掺杂
• 2.3 凝胶电解质的制备
• 2.4 聚合物膜的性能表征
• 2.4.1 聚合物膜的掺杂程度
• 2.4.2 聚合反应的电流效率
• 2.4.3 聚合物的荧光量子产率
• 2.4.4 聚合物的着色效率
• 2.4.5 电致变色器件的制备
• 参考文献
• 第三章 5-醛基吲哚的电化学聚合及其电致变色性能
• 3.1 5-醛基吲哚的电化学聚合
• 3.2 聚（5-醛基吲哚）膜的电化学性质
• 3.3 结构表征
• 3.4 热学性能
• 3.5 扫描电镜和电导率
• 3.6 聚（5-醛基吲哚）膜的光电性能
• 3.7 电致变色器件
• 3.8 电致变色器件的响应
• 3.9 电致变色器件的的开路记忆效应和稳定性
• 3.10 本章小结
• 参考文献
• 第四章 聚（6-羧基吲哚）的电致变色性能及其电致变色器件研制
• 4.16 -羧基吲哚的电化学聚合
• 4.2 聚（6-羧基吲哚）膜的电化学性质
• 4.3 热稳定性
• 4.4 电镜扫描和电导率
• 4.5 聚（6-羧基吲哚）的光谱电化学性质
• 4.6 聚（6-羧基吲哚）膜的电致变色响应
• 4.7 聚（6-羧基吲哚）/聚（3,4-二氧乙撑噻吩）的电致变色器件
• 4.8 电致变色器件的响应
• 4.9 电致变色器件的的开路记忆效应和稳定性
• 4.10 本章小结
• 参考文献
• 第五章 5-氰基吲哚与3,4-二氧乙撑噻吩的电化学共聚及其电致变色性能研究
• 5.1 电化学聚合
• 5.2 共聚物膜的电化学性质
• 5.3 共聚物膜的光谱电化学性质
• 5.4 共聚物膜的电致变色响应
• 5.5 共聚物/聚（3,4-二氧乙撑噻吩）电致变色器件
• 5.6 电致变色器件的响应
• 5.7 电致变色器件的光学记忆和稳定性
• 5.8 本章小结
• 参考文献
• 结论
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间已发表或待发的学位论文目录