導(dǎo)電聚合物電致變色器件.pdf

1、電致變色(eletrochromism)是指物質(zhì)在電化學(xué)作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，引起顏色變化的現(xiàn)象。用電致變色材料組裝成的器件在建筑、汽車、平板顯示、信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。其中，導(dǎo)電聚合物作為電致變色材料具有制備工藝簡(jiǎn)易(化學(xué)法或電化學(xué)法)、顏色變化的對(duì)比度高、組裝成的器件工作電壓低、響應(yīng)速度快、可通過“嫁接”或“裁減”的方法設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)來滿足某一所需要的顏色等諸多優(yōu)點(diǎn)。 本文采用導(dǎo)電聚合物{聚苯胺(PANI)、聚3

2、-甲基噻吩(P3MeT)}作為電致變色材料，圍繞著構(gòu)筑新型的電致變色器件(ECD)和制備性能優(yōu)良的ECD展開工作，主要進(jìn)行了以下幾方面的研究工作： 1)化學(xué)法合成PANI，旋涂法制備PANI薄膜，表征薄膜形貌；電化學(xué)法制備P3MeT薄膜，表征薄膜形貌；研究電解質(zhì)的組成對(duì)PANI薄膜電致變色性能的影響。制備可用于PANI及P3MeT變色的固態(tài)聚合物電解質(zhì)。 2)組裝垂直結(jié)構(gòu)的固態(tài)PANI電致變色器件，優(yōu)化器件的電致變色性能

3、。 3)組裝側(cè)面結(jié)構(gòu)的固態(tài)PANI-ECD和P3MeT-ECD，研究側(cè)面結(jié)構(gòu)器件的電致變色性能。 4)在同一塊ITO上，采用滴涂法制得PANI薄膜，用電化學(xué)法制得P3MeT薄膜，組裝側(cè)面結(jié)構(gòu)的固態(tài)PANI-P3MeT-ECD，并改善器件結(jié)構(gòu)。 研究取得以下主要結(jié)果： 1)通過比較PANI在含有質(zhì)子的0.1 mol L-1 LiClO4十0.01 mol L-1 HClO4的乙腈電解質(zhì)和不含有質(zhì)子的0.1

4、mol L-1 LiClO4的乙腈電解質(zhì)的電致變色性能，結(jié)果表明了PANI的電致變色性能在含有質(zhì)子的電解質(zhì)中比不含有質(zhì)子電解質(zhì)穩(wěn)定。 2)以PANI為電致變色層，用聚合物電解質(zhì)(PE：PMMA-PC-EC-LiClO4或PE：PMMA-LiClO4一PC-EC-HClO4)構(gòu)筑的簡(jiǎn)易的垂直結(jié)構(gòu)ECD(ITO｜PANI‖PE‖ITO)，含有質(zhì)子聚合物電解質(zhì)的器件性能略優(yōu)于不含有質(zhì)子的器件，但簡(jiǎn)易的垂直結(jié)構(gòu)的PANI-ECD循環(huán)穩(wěn)定

5、性不理想。引入CeO2-TiO2復(fù)合薄膜代替ITO作為該器件的對(duì)電極，優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，組裝出了新型的固態(tài)PANI-ECD。并且通過CeO2-TiO2復(fù)合物薄膜制備工藝的優(yōu)化，得到垂直結(jié)構(gòu)的固態(tài)PANI-ECD(ITO｜PANI‖ PE‖CeO2-TiO2｜ITO)具有較好的電致變色性能。該器件顏色呈現(xiàn)透明黃色(-1.5 V，PANI vs.CeO2-TiO2)到藍(lán)色(1.0 V)的可逆變化，700nm處的透射率由42.19％到13.35％

6、變化，經(jīng)過150個(gè)循環(huán)其透射率差仍保持不變，著色效率為152.1 c㎡ C-1。 3)以PANI為電致變色層，用聚合物電解質(zhì)(PE：PMMA-LiClO4-PC-EC-HClO4)構(gòu)筑了側(cè)面結(jié)構(gòu)固態(tài)PANI-ECD?？刂破珘?0.6 V和-0.6 V之間變化，側(cè)面結(jié)構(gòu)PANI-ECD顯示出了墨綠色和黃綠色之間的可逆變化。 4)以P3MeT為電致變色層，用聚合物電解質(zhì)(PE：PMMA-LiClO4-PC-EC-HClO4)

7、構(gòu)筑了側(cè)面結(jié)構(gòu)固態(tài)P3MeT-ECD?？刂破珘?1.6 V和-1.0 V之間變化，側(cè)面結(jié)構(gòu)P3MeT-ECD顯示出了紅色和藍(lán)色之間的可逆變化。 5)同時(shí)采用P3MeT和PANI作為電致變色材料組裝成的側(cè)面結(jié)構(gòu)固態(tài)P3MeT-PANI-ECD可以實(shí)現(xiàn)紅、藍(lán)、墨綠、草綠多色變化，并用激光雕刻微型化P3MeT-PANI變色層組裝制得的側(cè)面結(jié)構(gòu)固態(tài)P3MeT-PANI-ECD也可實(shí)現(xiàn)紅、藍(lán)、墨綠、草綠多色變化。優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，用CeO2-