離子液體的引入對(duì)導(dǎo)電聚合物PTBTPA電致變色性能的影響.pdf

1、作為一種新型的智能材料，電致變色(EC)材料在能源、電子、軍事及建筑等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。導(dǎo)電聚合物具有種類多、結(jié)構(gòu)易修飾、顏色范圍廣、光學(xué)對(duì)比度高等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具有潛力的EC材料之一。然而相對(duì)較慢的響應(yīng)時(shí)間和較差的穩(wěn)定性嚴(yán)重地限制了導(dǎo)電聚合物EC材料在實(shí)際中的應(yīng)用。因此，通過(guò)不同種方法綜合提高導(dǎo)電聚合物EC材料的電致變色性能是至關(guān)重要的。本論文通過(guò)研究離子液體的引入方式及離子液體的種類，探究離子液體對(duì)導(dǎo)電聚合物電致變色材料性能

2、的影響。
　　本論文首先采用浸泡法對(duì)ITO電極進(jìn)行離子液體功能修飾，然后在功能化ITO上通過(guò)原位電化學(xué)聚合法制備導(dǎo)電聚合物聚[4，4'，4"-三[4-（2-聯(lián)噻吩基）苯基]胺](PTBTPA)-[BMIM]BF4薄膜。SEM、XPS、循環(huán)伏安曲線以及紅外譜圖證實(shí)了離子液體很好的附著在ITO表面，并與聚合物PTBTPA實(shí)現(xiàn)復(fù)合。薄膜表現(xiàn)出良好的電化學(xué)活性，同時(shí)具有多色顯示性能。對(duì)于純PTBTPA薄膜的光學(xué)對(duì)比度為51.2％（在110

3、0nm下），褪色時(shí)間和著色時(shí)間分別為1.76 s和4.51 s，經(jīng)過(guò)500個(gè)周期的循環(huán)伏安測(cè)試薄膜可保留37.7％的電化學(xué)活性;而PTBTPA-[BMIM]BF4薄膜的光學(xué)對(duì)比度為50.5％（在1100 nm下），相應(yīng)的褪色時(shí)間和著色時(shí)間分別為0.87 s和2.9 s，經(jīng)過(guò)500個(gè)周期的循環(huán)伏安測(cè)試薄膜還可保留70.4％的電化學(xué)活性。該結(jié)果證實(shí)了離子液體的引入可以明顯改善導(dǎo)電聚合物的響應(yīng)速度和電化學(xué)穩(wěn)定性。同時(shí)電化學(xué)阻抗譜測(cè)試結(jié)果顯示，

4、相對(duì)于純PTBPTA薄膜，PTBTPA-[BMIM]BF4薄膜具有更低的電荷轉(zhuǎn)移阻抗，相對(duì)應(yīng)地離子擴(kuò)散速度更快，進(jìn)一步提供了實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。
　　論文的第二部分工作是離子液體[BMIM]BF4的引入分別參與單體的電化學(xué)聚合過(guò)程和聚合物的氧化還原摻雜過(guò)程，主要研究離子液體[BMIM]BF4對(duì)導(dǎo)電聚合物的電化學(xué)聚合以及聚合物電致變色性能的影響。SEM、循環(huán)伏安聚合曲線以及循環(huán)伏安曲線證實(shí)了離子液體[BMIM]BF4參與單體的電化學(xué)聚合

5、過(guò)程，對(duì)導(dǎo)電聚合物PTBTPA的表面形貌與電化學(xué)特性有一定影響。EDX和紅外譜圖證實(shí)了當(dāng)導(dǎo)電聚合物PTBTPA處于氧化態(tài)時(shí)，溶液中的陰離子(BF4-)很好的摻雜到聚合物膜內(nèi)。薄膜表現(xiàn)出良好的電化學(xué)活性，同時(shí)具有很好的多色顯示性能，其中TBAP參與單體的電化學(xué)聚合和聚合物的氧化還原摻雜過(guò)程時(shí)，薄膜的光學(xué)對(duì)比度可高達(dá)為52.3％，經(jīng)過(guò)500個(gè)周期的循環(huán)伏安測(cè)試薄膜可保留37.7％的電化學(xué)活性，而離子液體同時(shí)參與單體的電化學(xué)聚合和聚合物的氧化

6、還原摻雜過(guò)程時(shí)，薄膜的電致變色性能影響最明顯，此時(shí)薄膜的光學(xué)對(duì)比度可高達(dá)為70.2％，經(jīng)過(guò)1000個(gè)周期的循環(huán)伏安測(cè)試薄膜可保留52.5％的電化學(xué)活性。該結(jié)果證實(shí)了離子液體[BMIM]BF4同時(shí)參與單體的電化學(xué)聚合和聚合物的氧化還原摻雜過(guò)程時(shí)，可以明顯改善導(dǎo)電聚合物的光學(xué)對(duì)比度和電化學(xué)穩(wěn)定性。
　　論文的第三部分工作是分別引入不同的離子液體[BMIM]BF4、[BMIM]PF6和[BMIM]CF3SO3，研究離子液體的種類對(duì)導(dǎo)電聚

7、合物PTBTPA的電化學(xué)聚合以及聚合物電致變色性能的影響。SEM、循環(huán)伏安聚合曲線以及循環(huán)伏安曲線證實(shí)了不同種離子液體的引入，對(duì)導(dǎo)電聚合物PTBTPA的表面形貌、聚合過(guò)程以及電化學(xué)特性具有不同的影響。EDX和紅外譜圖證實(shí)了當(dāng)導(dǎo)電聚合物PTBTPA處于氧化態(tài)時(shí)，溶液中的陰離子(BF4-、PF6-、CF3SO3-)很好的摻雜到聚合物膜內(nèi)。薄膜都表現(xiàn)出良好的電化學(xué)活性，同時(shí)具有可逆的多色顯示性能，其中[BMIM]BF4-PTBPTA薄膜的光學(xué)

8、對(duì)比度可高達(dá)為70.2％，經(jīng)過(guò)1000個(gè)周期的循環(huán)伏安測(cè)試薄膜可保留52.5％的電化學(xué)活性;[BMIM]PF6-PTBPTA薄膜的光學(xué)對(duì)比度可高達(dá)53.2％，經(jīng)過(guò)1000個(gè)周期的循環(huán)伏安測(cè)試薄膜可保留51.2％的電化學(xué)活性;而[BMIM]CF3SO3-PTBTPA薄膜的光學(xué)對(duì)比度可高達(dá)47.1％，經(jīng)過(guò)1000個(gè)周期的循環(huán)伏安測(cè)試薄膜只可保留1.8％的電化學(xué)活性。該結(jié)果證實(shí)了引入離子液體[BMIM]BF4對(duì)導(dǎo)電聚合物PTBTPA的光學(xué)對(duì)比