離子液體的引入對導電聚合物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用前景。導電聚合物具有種類多、結(jié)構(gòu)易修飾、顏色范圍廣、光學對比度高等優(yōu)點，被認為是最具有潛力的EC材料之一。然而相對較慢的響應時間和較差的穩(wěn)定性嚴重地限制了導電聚合物EC材料在實際中的應用。因此，通過不同種方法綜合提高導電聚合物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，探究離子液體對導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ITO電極進行離子液體功能修飾，然后在功能化ITO上通過原位電化學聚合法制備導電聚合物聚[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了離子液體很好的附著在ITO表面，并與聚合物PTBTPA實現(xiàn)復合。薄膜表現(xiàn)出良好的電化學活性，同時具有多色顯示性能。對于純PTBTPA薄膜的光學對比度為51.2％（在110

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

4、相對于純PTBPTA薄膜，PTBTPA-[BMIM]BF4薄膜具有更低的電荷轉(zhuǎn)移阻抗，相對應地離子擴散速度更快，進一步提供了實驗和理論依據(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聚合過程和聚合物的氧化還原摻雜過程，主要研究離子液體[BMIM]BF4對導電聚合物的電化學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)伏安曲線證實了離子液體[BMIM]BF4參與單體的電化學聚合

5、過程，對導電聚合物PTBTPA的表面形貌與電化學特性有一定影響。EDX和紅外譜圖證實了當導電聚合物PTBTPA處于氧化態(tài)時，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)出良好的電化學活性，同時具有很好的多色顯示性能，其中TBAP參與單體的電化學聚合和聚合物的氧化還原摻雜過程時，薄膜的光學對比度可高達為52.3％，經(jīng)過500個周期的循環(huán)伏安測試薄膜可保留37.7％的電化學活性，而離子液體同時參與單體的電化學聚合和聚合物的氧化

6、還原摻雜過程時，薄膜的電致變色性能影響最明顯，此時薄膜的光學對比度可高達為70.2％，經(jīng)過1000個周期的循環(huán)伏安測試薄膜可保留52.5％的電化學活性。該結(jié)果證實了離子液體[BMIM]BF4同時參與單體的電化學聚合和聚合物的氧化還原摻雜過程時，可以明顯改善導電聚合物的光學對比度和電化學穩(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導電聚

7、合物PTBTPA的電化學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)伏安曲線證實了不同種離子液體的引入，對導電聚合物PTBTPA的表面形貌、聚合過程以及電化學特性具有不同的影響。EDX和紅外譜圖證實了當導電聚合物PTBTPA處于氧化態(tài)時，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)出良好的電化學活性，同時具有可逆的多色顯示性能，其中[BMIM]BF4-PTBPTA薄膜的光學

8、對比度可高達為70.2％，經(jīng)過1000個周期的循環(huán)伏安測試薄膜可保留52.5％的電化學活性;[BMIM]PF6-PTBPTA薄膜的光學對比度可高達53.2％，經(jīng)過1000個周期的循環(huán)伏安測試薄膜可保留51.2％的電化學活性;而[BMIM]CF3SO3-PTBTPA薄膜的光學對比度可高達47.1％，經(jīng)過1000個周期的循環(huán)伏安測試薄膜只可保留1.8％的電化學活性。該結(jié)果證實了引入離子液體[BMIM]BF4對導電聚合物PTBTPA的光學對比