【摘 要】
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导电聚合物在近几十年中得到了迅速发展,研究者对其导电类型、机理以及导电率进行了大量研究。目前已经在光电子器件、传感器、分子导线、热电、能源、生物医学、药物释放等领域得到了广泛的应用。在电致变色领域我们课题组对导电聚合物进行了深入广泛的研究,并取得了丰硕的研究成果。在本文中,我们使用包含大共平面结构的材料作为聚合物的供体,以期获得结构新颖、溶解性高易于加工、循环稳定好的高性能电致变色新材料。通过供体
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导电聚合物在近几十年中得到了迅速发展,研究者对其导电类型、机理以及导电率进行了大量研究。目前已经在光电子器件、传感器、分子导线、热电、能源、生物医学、药物释放等领域得到了广泛的应用。在电致变色领域我们课题组对导电聚合物进行了深入广泛的研究,并取得了丰硕的研究成果。在本文中,我们使用包含大共平面结构的材料作为聚合物的供体,以期获得结构新颖、溶解性高易于加工、循环稳定好的高性能电致变色新材料。通过供体-受体(D-A)模式,使用富电子的供体单元和缺电子的受体单元交替结合的方式,形成具有大的离域π键的分子结构,增大了共轭聚合物的离域程度,使电子更容易迁移,提高了导电率并有效降低电致变色聚合物的带隙,从而获得性能优异的光电材料。本文通过化学聚合方法合成出一系列导电共轭聚合物,并对它们的光电性质进行表征。在本课题第二章中,我们使用课题组自己合成的十二烷基苯并三氮唑噻吩作为受体单元,3,4-丙烯基二氧噻吩和2,6-双(三甲基锡)-N-辛基-二噻吩并[3,2-b:2,3-d]吡咯作为供体单元。改变三种单体的进料比,通过stille钯催化的偶联反应得到三种不同的聚合物:PTTIN-1、PTTIN-2和PTTIN-3。三种聚合物都有明显的颜色变化:PTTIN-1和PTTIN-2颜色先由紫色变为灰蓝色再变为浅蓝色,PTTIN-3由紫色变为深紫色最终变为浅蓝色。三种导电聚合物在可见光区和及近红外区都有较高的光学对比对和稳定性,并且三种物质起始氧化电位均小于0.75 V,而且在近红外区它们的着色效率都超过450 cm2·C-1结合它们低的禁带值表明三种物质在电致变色方向拥有光明的前景。在本课题第三章中,我们分别使用二噻吩并环芴二烯(DTC)衍生物和苯并三-噻吩并噻吩(TTT)衍生物作为供体单元,噻吩吡咯并吡咯二酮(DPP)衍生物作为受体单元,通过偶联反应成功的合成了三种新的可溶液加工的给体-受体共轭共聚物PCPT-1、PCPT-2和PCPT-3。研究表明,所得的聚合物除了易于加工外,还表现出优异的光电性能。三种聚合物光学带隙均低于1.5 e V,而且都表现出了丰富的颜色变化PCPT-1在氧化过程中由中性态的蓝紫色转变为氧化态的青灰色,PCPT-2由深蓝变为灰蓝色再变为浅棕色,PCPT-3由紫色转为水泥灰色最终氧化为浅蓝色,所有的聚合物都具有较高的着色效率。在循环750圈(6000 s)动力学稳定性测试中,三种聚合物都有良好的稳定性,聚合物PCPT-1在570 nm对比度保持更是达到了令人惊叹的96.17%。上述表明合成的聚合物具有令人满意的性能,对电致变色聚合物的应用和发展具有重要意义。在本课题第四章中,我们选用了苯并三-噻吩并噻吩衍生物(TTT)、二噻吩并环芴二烯衍生物(DTC)(供体)和硒吩吡咯并吡咯二酮衍生物(受体)三种单体,通过化学聚合的方式合成出了三种D-A型的聚合物为PCDT-1、PCDT-2和PCDT-3。三种聚合物通电时颜色变化明显,值得一提的是三种聚合物起始氧化电位均低于1 V,且动力学性质都很稳定,尤其聚合物PCDT-3的响应时间不论在可见光区还是在近红外区域均低于0.86 s以上性能均表明三种聚合物的电致变色性能优异。
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