聚(3,4-乙撑二氧噻吩)导电织物的制备、结构及其电致变色性能

本文采用原位聚合法, 以耐酸性好的涤纶为基底, 制得了聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/涤纶复合导电织物[Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/conducting terylene textile, PEDOT/CTT], 分析了该导电织物的形貌、导电性能及结构, 并对其电致变色性能进行了初步测试. 实验结果表明, 所得到的PEDOT/CTT具有良好的导电性和一定的电致变色性能, 有望在全固态电致变色织物的制备中获得应用.     

吡咯-(3,4-乙烯二氧噻吩)共聚物有序纳米阵列薄膜的制备及表征

采用阳极氧化铝(AAO)模板电化学沉积方法, 合成了1种新型吡咯-(3,4-乙烯二氧噻吩)(PE)共聚物纳米线阵列薄膜, 作为锂离子电池电极材料, 其表现出较高的比容量(1426.1 mA·h/g, 充放电电流密度为100 mA/g)和很好的循环稳定性(在充放电循环300圈之后, 比容量仍然保持在1400 mA·h/g以上). 这种多组分共聚物纳米线阵列有可能成为下一代长寿命、 高性能的锂离子电池电极材料而被广泛开发.     

纳米纤维素/聚3,4-乙撑二氧噻吩复合薄膜的制备及电致变色性能

以棉浆粕为原料,采用硫酸溶胀结合超声波处理的方法制备了纳米纤维素(NC).在纳米纤维素的水分散液中加入3,4-乙撑二氧噻吩单体,以过硫酸铵为氧化剂,采用原位化学氧化法制得了纳米纤维素/聚3,4-乙撑二氧噻吩(NC/PEDOT)纳米复合物.对NC和NC/PEDOT复合物进行扫描电镜、透射电镜和红外光谱分析.将纳米复合物的水分散液滴涂在氧化铟锡(ITO)玻璃表面形成复合薄膜,考察不同纳米纤维素含量对NC/PEDOT复合薄膜电致变色性能的影响.结果表明,NC呈棒状,平均直径为20 nm,长度为100~300nm;NC/PEDOT复合物中PEDOT均匀包覆在NC表面形成核壳结构,平均直径为30 nm;复合薄膜中当NC含量为60%时,其电致变色性能最好,具有最高的对比度(24.4%),最短的响应时间(1 s),最高的着色效率(51.8 cm~2/C).     

基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/天青Ⅰ复合物薄膜和纳米金修饰的电流型甲胎蛋白免疫传感器的研究

研制了一种基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)与天青Ⅰ(AzureⅠ)为基体的电化学免疫传感器,可灵敏检测甲胎蛋白(AFP)。在铂盘电极表面,电化学聚合PEDOT为基体,利用静电组装技术固定AzureⅠ和纳米金颗粒(nanoAus),将甲胎蛋白抗体(anti-AFP)组装到nanoAus的表面。采用辣根过氧化物酶(HRP)封闭非特异性吸附位点,制得电流型AFP免疫传感器。采用循环伏安、扫描电镜技术研究组装过程及电极性质,探讨了影响免疫传感器性能的因素。在优化实验条件下,电极响应与AFP的浓度在0.01~120μg/L的范围内呈线性关系,检出限为0.003μg/L。取临床血清样品用本方法检测AFP含量,得到的结果与临床常用的ELISA法得到的结果无显著性差异。     

苯/二联苯为桥的噻吩-吡咯-噻吩结构:分子构型及电致变色性质

A series of multi-branched dithienylpyrrole (SNS) monomers with rigid phenyl (PhSNS) and biphenyl rings (BPhSNS) as bridges were designed and synthesized, and were fabricated to form cross-linked polymers (pPhSNS, pBPhSNS) by electrochemical polymerization. Cyclic voltammetry (CV) results showed that PhSNS and BPhSNS exhibited similar oxidative properties except for one new higher-potential oxidative peak appearing in the curves of PhSNS. Theoretical calculations indicated that it should be attributed to the different steric configuration between the two dithienylpyrrole (SNS) units in PhSNS. One SNS unit possessed a larger twist angle (40.2°) between thiophene and pyrrole rings than the other one (21.2°), which indicated that PhSNS possessed a relatively larger energy gap (~0.4 eV) between HOMO-1 and HOMO than BPhSNS, for which HOMO and HOMO-1 levels were of almost the same energy. However, both PhSNS and BPhSNS showed similar onset oxidation potentials. The CV curves of pPhSNS and pBPhSNS showed that they presented similar oxidative properties, which enabled their corresponding electrochemical polymers to exhibit similar electrochromic properties. The UV-vis spectra of the corresponding polymers showed that both pPhSNS and pBPhSNS possessed similar optical absorption and similar multicolor switching between yellow (-0.8 V), greyish-green (0.9 V) and gray (1.1 V) colors. Besides, pPhSNS and pBPhSNS showed fast switching times of 0.57 s and 0.93 s at 1100 nm, respectively and reasonable contrasts of 46% and 31% at 1100 nm, respectively. These investigations may help understand the relationship between structural configuration and the electrochemistry/electrochromic properties for polymer electrochromic (PEC) materials research.     

聚噻吩类电致变色材料的研究进展

电致变色材料广泛应用于显示屏、智能窗、国防军事伪装等各方面,得到了人们的广泛关注。本文介绍了聚噻吩及其衍生物的变色机理,综述了聚噻吩、PEDOT、D-A型材料、D-A-D型材料、噻吩共聚物及其有机/无机纳米复合材料的性能及其研究进展,并简要介绍了噻吩类电致变色材料的应用前景,指出合成颜色变化丰富、稳定性和成膜性好、易加工、并有很好导电性能的D-A-D材料、共聚物及其有机/无机纳米复合材料是聚噻吩类电致变色材料发展的主要趋势。     

原位聚合聚(3,4-乙烯二氧噻吩):π共轭聚电解质应用于聚合物太阳能电池空穴传输层

以带磺酸基团的π共轭聚电解质为模板,采用化学氧化还原方法制备了在水相中稳定分散的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)与聚电解质的复合物,并用作聚合物太阳能电池的空穴传输层.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见光谱(UV-Vis)、紫外光电子能谱(UPS)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)和接触角等对聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)和复合物薄膜的形貌和光电性能进行测试与表征.结果表明,相比于PEDOT:PSS,PEDOT:聚电解质复合物作为空穴传输层,具有合适的能级结构、高达95%的透光率(30 nm)、更疏水的表面形貌以及更高的空穴迁移率,有利于与活性层形成欧姆接触并提高空穴的注入和收集效率,进而提高器件的光伏性能.     

聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电性能的 提升策略研究进展

近十年,有机聚合物及其复合热电材料与柔性器件取得了显著进展,在废热回收利用、可穿戴电子学、软体机器人和物联网等领域有广泛的应用.其中,聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)是迄今研究最多也是性能最高的聚合物体系.本文对近年来有关PEDOT:PSS热电性能有效提升主要策略的文献报道进行了总结.首先,从PEDOT:PSS的二次掺杂/去掺杂、酸或碱处理和离子液体处理方面等,重点论述了掺杂/去掺杂策略的研究进展;然后,分别从改善聚集态结构、构筑PEDOT微纳米结构和与碳纳米材料复合等3个方面,重点介绍了采用此3种策略提升PEDOT:PSS热电性能的研究进展;最后,对该领域进行总结,提出了开展进一步研究的建议,并对其未来发展前景进行展望.     

低聚噻吩衍生物单体的合成及其聚合物薄膜的电致变色性能

合成了两种低聚噻吩衍生物单体:2,3':4',2'-三噻吩(I3T)和5,5'-二醛基-2,3':4',2'-三噻吩(OHC-I3T-CHO).通过电化学方法对单体I3T和OHC-I3T-CHO进行了聚合,制备了相应的聚噻吩衍生物.研究了聚噻吩衍生物薄膜的电致变色性能.当外加一定电压时,基于单体I3T的聚噻吩衍生物薄膜可以在淡黄色和淡蓝色之间发生可逆的颜色变化,基于单体OHC-I3T-CHO的聚噻吩衍生物薄膜能在红色和墨绿色间发生可逆的颜色变化.     

纳米TiO2膜负载聚(3-溴噻吩)的电化学聚合和电色效应研究

本文以纳米多孔的TiO2膜为基底,通过恒电流阳极聚合的方法制备聚(3-溴噻吩) (PBrT)膜,并研究负载在纳米TiO2膜上PBrT的电致变色性能。采用原子力显微镜(AFM)对纳米TiO2膜的形貌进行表征。利用紫外吸收光谱、计时安培法、计时吸收法研究PBrT膜的电致变色性能。结果显示,沉积在纳米多孔TiO2膜上的PBrT具有更优越的电致变色性能。PBrT膜氧化态时为亮红色,还原态时为深蓝色,颜色的对比度为22%,库仑效率为70%,着色效率为191.3 cm2 C-1（还原态）,88.9 cm2 C-1（氧化态）,该聚合膜具有良好的记忆效应。PBrT/TiO2优异的电致变色性能使其成为良好的电致变色材料,在电致变色器件方面具有潜在的应用价值。     

氧化铑电致变色薄膜的制备、结构及性能

采用溶胶_凝胶方法在ITO导电基底上制备氧化铑电致变色薄膜 .当在碱性溶液中对薄膜分别施加阴极和阳极电位时 ,薄膜即呈现由亮黄到深绿的可逆变化 .采用原位XRD、TG_DTA、IR、XPS等方法对薄膜的结晶态、热处理过程以及膜的化学组成进行分析 .应用交流阻抗法计算了薄膜变色过程的扩散系数 ,结果表明该膜基本可以用于变色器件     

基于3,4-吡唑二甲酸为配体的两个过渡金属配合物的合成、结构及荧光性质

以3,4-吡唑二甲酸(H3pdc)为配体分别与氯化铜、氯化镍反应,得到了2个过渡金属配合物:[M(H2pdc)2(H2O)2]·2H2O(M=Cu(1)和Ni(2)),用元素分析、红外光谱、X-单晶衍射结构分析、热重分析和荧光分析对其进行了表征。晶体结构分析表明配合物1和2均为单核结构,金属离子与来自2个H2pdc-中的2个N原子和2个羧基O原子,以及2个水分子中的2个O原子配位,形成六配位的八面体构型。配合物1和2中的独立结构单元[M(H2pdc)2(H2O)2]·2H2O通过3种分子间氢键(O-H…O,N-H…O和C-H…O)形成三维(3D)空间结构;此外我们还研究了配合物1和2的热稳定性和荧光性质。     

基于3，4-乙撑二氧基噻吩环配体的铜/锌配合物的合成、晶体结构及性质

利用3,4-乙撑二氧基噻吩-2,5-二羧酸(H_2L_1)为主配体,2,2′-联吡啶(L_2)、4,4′-联吡啶(L_3)为辅配体,分别与二水合氯化铜、氯化锌通过溶剂热反应得到配合物{[Cu_2(L_1)_2(L_2)(H_2O)_2(DMF)]·3H_2O}n (1)(DMF=N,N-二甲基甲酰胺)和配合物{[Zn(L_1)(L_3)(H_2O)2]·H_2O}n (2)。通过X射线单晶衍射法、红外光谱、元素分析、紫外光谱、荧光光谱、热重分析等测试手段对其结构进行了表征与性质研究。单晶结构分析表明:配合物1是由L_1~(2-)桥联Cu~(2+)形成的二维层状结构,并进一步通过氢键作用形成三维网络结构。配合物2是由L_1~(2-)连接Zn~(2+)形成一维链,并进一步桥联4,4′-联吡啶形成为一维带状结构,通过配位水分子与配体氧原子的氢键作用及带与带之间的π-π堆积形成三维结构。荧光分析和热重分析结果分别表明配合物1和2均有良好的荧光性能和热稳定性。配合物1和2的最大发射波长分别为364和365 nm。     

单体摩尔比对共聚物电化学及电致变色性质的影响

通过电化学聚合法制备了3, 6-(二噻吩基)-9-(二茂铁甲酸己酯基)-咔唑(BTC-H-Fc)与3, 4-乙烯二氧噻吩(EDOT)不同摩尔比下的共聚物,并运用电化学、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱及光谱电化学对其结构与性能进行了表征。研究结果表明所得共聚物均能显示良好的电化学特性,光谱电化学测试结果表明,当摩尔浓度比为1时, P(BTC-H-Fc:EDOT)-1中性态下表现浅绿色,且随着施加电压增加转变为绿色和紫色; P(BTC-H-Fc:EDOT)-4则显示了最丰富的颜色,可在中性态的红褐色、棕黄色、绿色、蓝色和紫色五种颜色之间可逆变换;当摩尔比继续增加时, P(BTC-H-Fc:EDOT)-8可以显示红褐色、灰黑色、蓝绿色和天空蓝四种颜色。另外,三种摩尔比的聚合物薄膜还具有不错的光学对比度,转换响应时间及着色效率,该性能为其在电致变色器件的应用提供了潜力。     

多色显示树枝状聚(3, 6-双噻吩咔唑)及其共聚物的电化学和电致变色性能

设计合成了一种新型的基于咔唑单元的树枝状3, 6-双噻吩咔唑衍生物(BTCPh),通过电化学聚合法制备出其均聚物及与3, 4-乙烯二氧噻吩(EDOT)的共聚物薄膜.利用电化学工作站-紫外可见光谱联用装置对两种聚合物的光谱电化学和电致变色(EC)性能进行表征.测试结果表明,均聚物(PBTCPh)薄膜在不同电压下可显示黄、绿、蓝、灰四种颜色;而EDOT单元的引入使共聚物P(BTCPh-EDOT)进一步增加了掺杂态,从而显示出更加丰富的五种颜色(橙、绿、棕绿、蓝、灰).此外,两种聚合物薄膜均具有良好的光学对比度和快速的响应速度,因而使其在智能窗及显示器方面展现了潜在的应用前景.     

基于5-甲基-3-吡唑甲酸为配体的钴(Ⅱ)、镍(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构和电化学性质

利用5-甲基-3-吡唑甲酸、咪唑和相应醋酸盐在乙醇和水混合溶剂中反应,得到了配合物[M(MPA)2(Im)2].2H2O(1:M=Co;2:M=Ni)(HMPA=5-甲基-3-吡唑甲酸,Im=咪唑)。用元素分析、红外光谱、X-单晶衍射结构分析、热重分析、循环伏安等对其进行了表征。配合物1和2的晶体结构参数如下:配合物1和2的晶体都属于单斜晶系,空间群为P21/n。配合物1的晶胞参数为a=0.847 02(16)nm,b=1.461 5(3)nm,c=0.899 67(17)nm,β=101.759(6)°,V=1.090 3(4)nm3,Z=2;配合物2的晶胞参数为a=0.853 59(6)nm,b=1.451 77(9)nm,c=0.889 83(6)nm,β=102.382 0(10)°,V=1.077 04(12)nm3,Z=2。金属离子与来自2个5-甲基-3-吡唑甲酸配体中的2个氮原子及2个氧原子,2个咪唑分子中的2个氮原子配位,形成八面体配位构型。配合物中的独立结构单元[M(MPA)2(Im)2].2H2O通过2种分子间氢键(N-H…O和C-H…O)形成三维超分子。循环伏安性质测试表明配合物1和2的电解过程均为准可逆过程。     

Enantioselective,Decarboxylative (3+2)-Cycloaddition of Azomethine Ylides and Chromone-3-Carboxylic Acids

Herein, we describe the synthesis of a variety of chiral hybrid pyrrolidine-chromanone polycyclic derivatives. A convenient (3+2)-annulation of azomethine ylides with chromone-3-carboxylic acid realized under Brønsted base catalysis produced highly functionalized products in high yields with good stereoselectivities through asymmetric, intermolecular, and decarboxylative (3+2)-cyclization.     

电致变色型导电聚苯胺固态超级电容器的构建与性能研究

以苯胺硫酸溶液为沉积液,导电玻璃(FTO)为基底材料,在-0.2~1.2 V范围内先电位扫描一圈生成聚苯胺(PANI)晶种,然后在-0.2~0.8 V范围内用循环伏安法电沉积导电PANI材料.所得样品用红外光谱和扫描电子显微镜进行结构表征;以最佳循环伏安电沉积条件制备的PANI/FTO为活性电极,以H_2SO_4/聚乙烯醇(H2SO4/PVA)为凝胶电解质组装了电化学电容器,通过循环伏安、恒电流充放电和电化学阻抗法研究了组装电化学电容器的电化学性能.研究结果表明,以H_2SO_4/PVA凝胶电解质,沉积于导电玻璃表面的PANI活性电极材料的面比电容可达172.7 m F/cm~2,并且在2000次充放电以后,比电容值仍可保留初始值的92.8%.以分区沉积有PANI的导电玻璃可组装制备通过变色显示充放电过程的电化学电容器,在充电时,其颜色逐渐从浅绿色向深绿色转变,放电时,颜色逐渐从深绿色向浅绿色转变.