有机噻吩类衍生物作为电致变色材料*

噻吩类衍生物包括聚噻吩衍生物和齐聚噻吩衍生物。本文从有目的地设计、合成噻吩类衍生物的角度出发,探索了其作为电致变色材料的应用,综述了噻吩类衍生物作为电致变色材料的最新研究进展。     

原位聚合沉积聚苯胺薄膜及其电致变色性能

采用原位聚合的方法,以水溶性高分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为空间稳定剂,直接在玻璃基体表面聚合沉积导电聚苯胺(PANI)薄膜。用扫描电镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、四探针电导率测试仪和热重分析仪(TG)对聚苯胺膜结构及性能进行了表征。采用循环伏安法测试了薄膜的电致变色性。结果表明:盐酸掺杂聚苯胺薄膜呈翠绿色,薄膜厚115 nm,表面电导率为4.6×10-3S/cm。电致变色实验中聚苯胺电极电位在-6~ 6 V循环变化时,薄膜颜色在黄绿和蓝绿间可逆变化。电致变色前后聚苯胺薄膜的紫外可见吸收光谱表明,随着电极电位的降低,极化子峰发生红移,说明聚苯胺分子链中醌式结构单元被还原,聚苯胺薄膜质子化程度提高。     

齐聚噻吩衍生物电致变色性质

合成了四种齐聚噻吩衍生物：5,5"-二氰基-2,2’:5’,2"-三噻吩 (DCN3T), 5,5"’-二氰基-2,2’:5’,2":5",2"’-四噻吩 (DCN4T), 5,5"’-甲氧基-2,2’:5’,2":5",2"’-四噻吩(DMO4T) 和 4,4"-二羧基-5,5"-二丙基-2,2’:5’,2"-三噻吩 (BP3T-DCOOH),研究了它们的电致变色性质,研究结果发现,这四种齐聚噻吩衍生物膜在电场作用下,可以发生可逆的颜色变化。     

旋转涂布法制备Si-Mo-W酸盐电致变色薄膜

本文采用旋转涂布制备了Si-Mo-W酸盐的电致变色薄膜。伴随着Li⁺的电化学注入，这些薄膜呈现出可逆的颜色变化。由于这类电致变色薄膜的变色幅度较小，故可用作为强变色材料的对电极。     

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).     

Co对NiOxHy薄膜电致变色性能的影响

本文利用阴极化电沉积法在抛光镍极及ＩＴＯ玻璃表面制备了含Ｃｏ量为１６．２％的ＮｉＯｘＨｙ薄膜,薄膜厚度分别为４２ｎｍ、２１ｎｍ,采用透射光谱以及线性电位扫描、交流阻抗和阳极稳态极化曲线等测试技术,考察了Ｃｏ对ＮｉＯｘＨｙ薄膜电致变色性能的影响,光谱测试范围为３００￣２５００ｎｍ。结果发现：Ｃｏ能降低薄膜着色态在可见光区及部分近红外区的透过率,通过电压调节不仅可以调光而且可望能够控温;同时Ｃｏ还能降     

新型低聚噻吩衍生物的合成及其凝胶化性能研究

设计合成了一系列新型低聚噻吩衍生物N,N'-双十八烷基-5,5"-(2,2:5,2"-三噻吩)二酰胺[N,N'-distearyl-5,5"-(2,2:5,2"-terthiophene) dicarboxamide (DNC₁₈₃T)]、N,N'-双烷烃基-5,5"-(3,3"-双辛烷基-2,2:5,2"-三噻吩)二酰胺[N,N'-dialkyl-5,5"-(3,3"-dioctyl-2,2:5,2"-terthiophene)dicarbox-amide(DNC_nDOc3T,n=5,8,16,18)]及N,N'-双十八烷基-5,5-(3,3-双辛烷基-2,2:5,2":5",2-四噻吩)二酰胺[N,N'-distearyl-5,5-(3,3-dioctyl-2,2:5,2":5",2-tetrathiophene)-dicarboxamide(DNC₁₈DOc4T)].研究结果表明,DNC₁₈₃T和DNC₅DOc3T同有机溶剂不形成凝胶.DNC_nDOc3T(n=8,16,18)和DNC₁₈DOc4T能同几种有机溶剂形成透明、半透明或不透明的凝胶.通过测定凝胶随温度变化的红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(¹HNMR)、紫外光谱(UV),揭示出形成有机低分子凝胶的驱动力不仅有分子间氢键,而且π-π相互作用也是一个非常重要的因素.偏光光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)显示出有机低分子凝胶呈三维网络结构.另外,DNC₁₈Doc3T/盐/氰基苯凝胶体系在电场作用下发生可逆的颜色.     

聚苯胺电致变色薄膜的红外发射特性研究

为实现聚苯胺电致变色薄膜红外发射率的大幅度调制,在柔性PET-ITO薄膜基底上恒电位沉积硫酸-磺基水杨酸共掺杂的聚苯胺薄膜.采用扫描电镜和傅立叶红外光谱仪表征了薄膜的形貌和结构,用红外比辐射率测试仪和紫外-可见分光光度计测量薄膜的红外发射率和可见光透过率.在优化电解液浓度配比的基础上,通过建立薄膜红外发射率与方块电阻之间的关系曲线(R-E曲线),深入探讨了影响聚苯胺红外发射特性的关键因素.研究结果表明,在薄膜中聚苯胺厚度和电导率的影响下,红外发射率和方块电阻之间遵循对数函数的变化特征.随着中间态发射率E0的增加,氧化态和还原态的红外发射率呈阶梯状上升,红外发射率调制幅度ΔE先增大后减小,在0.71处达到最大值.同时,红外发射率调节对薄膜的可见光电致变色性能无消极影响,可见光平均透过率之差可达43.8%.     

多色显示电致变色聚合物叠层复合薄膜的可控制备

在氧化铟锡透明导电玻璃(ITO)电极上电化学聚合依次得到聚4,4',4″-三[4-(2-联噻吩基)苯基]胺(PTBTPA)和聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)薄膜, 从而可控制备出叠层复合薄膜. 由红外光谱(FTIR)和场发射扫描电镜(SEM)表征了复合薄膜. 紫外-可见吸收光谱和电化学测试结果表明, 相对于PTBTPA薄膜(中性态橙色到氧化态深灰色)与PEDOT薄膜(中性态深蓝色到氧化态浅蓝色)的颜色变化, 叠层复合薄膜在不同的电压下能够展现出从橙色→蓝色→墨绿色的颜色变化, 并保持了较好的电化学活性和光学对比度. 这主要源于中性态吸收光谱和颜色显示互补的电致变色材料的选择. 本文提供了一种简单有效的制备多色乃至全色显示的电致变色材料的方法, 该方法同样适用于其它聚合物电致变色材料体系.     

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.     

含铁磁耦合Ni3单元的均苯三甲酸桥联双层镍(II)配合物

使用均苯三甲酸与碳酸镍在水热条件下反应得到了一例新的二维双层Ni(II)配位聚合物Ni3(BTC)2(μ-H2O)26H2O。二维层包含syn-syn羧酸桥和水桥连接的三核Ni3单元,进一步用均苯三甲酸上的苯环连接成二维层状结构。磁性研究表明,相邻Ni2+离子间存在弱的铁磁耦合作用。水桥连镍离子的桥联键角为122.8(3)deg,所以通过该水桥镍离子间应该呈现反铁磁耦合。因此,实验结果证明了syn-syn羧酸桥传递铁磁耦合,而且铁磁耦合大于反铁磁作用,最终配合物呈弱的铁磁耦合。基于本工作和文献报道的含syn-syn 羧酸混合桥联镍配合物的磁性,我们总结出下面结论：Ni–O–C–O–Ni的共面性与否决定了配合物的磁性。共面性好的Ni–O–C–O–Ni导致中等强度的反铁磁耦合,而共面性差会消弱反铁磁作用,甚至出现由反铁磁变为铁磁耦合。标题配合物中羧酸桥所传递的铁磁性可能就归因于Ni–O–C–O–Ni的不共平面性。因此,与含羧酸桥的混合桥联双核铜(II)配合物类似,轨道补偿效应(the orbital complementary effect (OCE))对于解释水/羧酸混合桥联镍(II)配合物的磁性也同样适用。     

介孔氧化钨电色薄膜的制备与性能研究

采用一种新的非离子型gemini表面活性剂结构导向模板, 成功制备了介孔氧化钨薄膜. 通过SAXRD, TEM和N₂吸附-脱附等方法考察薄膜的制备和微结构特性, 发现获得的产物具有三维蠕虫介孔结构, 比表面积可达145.5 m²• g^－1. 测定了该薄膜在无水高氯酸锂/碳酸丙烯酯电解质溶液中的循环伏安和电致变色性能, 并与无模板薄膜进行了对比研究. 研究表明, 由于具有更大的电化学活性比表面, 纳米介孔氧化钨薄膜表现出增强的电色性能, 在633 nm波长处的透过率调制幅度可达60%以上, 着色效率为51.7 cm²•C^－1.     

齐聚噻吩衍生物在溶液中的光物理和电化学性质

The photophysical and electrochemical properties of a family of oligothiophene derivatives in solution werestudied.It was found that the cyano and the vinyl group could increase fluorescence yield in solution,while theformyl and carboxyl group could decrease energy gap.With increasing the chain length of thiophene ring,the oxi-dation potential could be decreased.     

The Effect of Cd on the Electrochromic Properties of NiO_xH_y film

ElectrochrondcmaterialshavebeenattractingmoreandmoreattentionbecauseoftheirusefulnessonSmartWindows'.Byharnessingthesolarradiationtobuildingsorautomobileinteriors,onecanmodifytheilluminationandheatgainedandconvertitintoenergytoimprovecomfort,bytakingadvantageofthelowpowerrequirementSofelectrochromicmaterials.Amongthesematerials,Nio.H,isthemostpromisingduetoitShighcoloringefficiency,lowmaterialcost,highstability,andinparticular,its"grayeffectlll'2.Inaddition,Nio.H,isalsousedwidelyasapositive…     

Electro‐Copolymerization of Layer‐by‐Layer Deposited Polythiophene and Polycarbazole Precursor Ultrathin Films

The synthesis, layer‐by‐layer deposition, and electro‐copolymerization of precursor polyelectrolyte multilayer ultrathin films with thiophene and carbazole electroactive groups are described. The interest is in observing an electrochemical cross‐linking approach towards a highly ordered ultrathin film that contains two types of monomers to result in possible layer‐limited homo‐ and copolymerization. A uniform linear growth with alternate deposition of the polyelectrolytes is observed. The multilayer films were then electrochemically polymerized anodically by cyclic voltammetry (CV), which results in copolymerization between two different electroactive groups. Cross‐linking of the layers was verified by CV and spectroelectrochemistry data with very good linear electro‐copolymerizability.

     

一维取代聚噻吩的电子性能

报道了3种取代聚噻吩,3-己基聚噻吩(P3HT)、3,4-二戊基聚噻吩(P34PT)、3-辛氧基聚噻吩(P3OOT)的合成方法1、H-NMR测试结果及UV-Vis吸收光谱和荧光光谱分析结果。用密度泛函方法计算了无取代噻吩、3-乙基噻吩、3,4-二乙基噻吩、3-乙氧基噻吩二聚体的电子性能。随聚合度的提高,聚合物能隙变窄。无取代噻吩二聚体的能隙为4.216 eV,重复单元长度为0.392 7 nm;乙基取代噻吩二聚体的能隙为4.733 eV,重复单元长度为0.393 9 nm;乙氧基取代噻吩二聚体的能隙为3.890 eV,重复单元长度为0.390 8 nm;双乙基取代噻吩二聚体的能隙为5.168 eV,重复单元长度为0.392 5 nm。理论变化规律与实验结果基本一致。     

水溶性共轭聚电解质的制备及在有机电致变色器件中的应用

制备了聚噻吩电解质聚[3-(1'-丙氧基-3'-磺酸)噻吩](PTH-n₃-SO₃H). 以铂线和ITO玻璃作为电极, PTH-n₃-SO₃H的水溶液作为支持电解质, 分别以齐聚噻吩衍生物5,5"'-双醛基-2,2': 5',2": 5",2"'-四噻吩(4T-2CHO)和5,5"'-双氰基-2,2': 5',2": 5",2"'-四噻吩(4T-2CN)薄膜作为电致变色活性层, 组装了有机电致变色器件. 研究了4T-2CHO和4T-2CN的电致变色性能, 同时考察了PTH-n₃-SO₃H水溶液作为支持电解质在有机电致变色器件中的应用. 研究发现, 当进行电化学掺杂和去掺杂时, 4T-2CHO膜发生从黄色到蓝绿色的可逆变化, 4T-2CN膜发生从淡黄色到蓝色的可逆变化. 结果表明, PTH-n₃-SO₃H水溶液可以作为支持电解质用于有机电致变色器件.     

苯胺四聚体薄膜的制备及其电致变色性能

以苯胺四聚体做为电致变色材料, 在保持ITO有效涂覆面积不变的情况下, 通过控制溶液浓度和用量的方式控制膜厚, 采用自然铺展的方式制备得到了均匀的电致变色膜. 循环伏安特性曲线表明, 在－0.2～0.8 V电压范围内, 随着电压的升高, 苯胺四聚体结构发生从还原态到中间态再到氧化态的转变, 并伴随着颜色从浅黄色到绿色再到蓝色的变化. 研究发现, 电解质溶液种类和膜厚对苯胺四聚体膜的电致变色性能有较大影响. 苯胺四聚体膜的对比度按照HCl, HNO₃, H₂SO₄, LiClO₄电解质溶液的顺序依次降低. 随着膜厚度增加, 苯胺四聚体膜的对比度增加, 响应时间延长. 当采用樟脑磺酸掺杂的苯胺四聚体制备电致变色膜时, 在其他条件相同的情况下可以提高苯胺四聚体膜的对比度并同时缩短响应时间.