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随着对智能窗户,可穿戴电子设备和光学存储设备需求的不断增长,在低电压刺激下能够实现快速可逆光学转换的电致变色设备(ECD)实现了迅速的发展。相比于传统电致变色材料,本征态导电的有机电致变色聚合物(ECP)成本更低、加工性更好,具有大面积生产制造的可能性。此外,ECP可以通过合理的结构设计实现对其物理化学性质的调控,因此其被认为是制造新一代柔性智能光电器件非常有前途的材料之一。具有稠环结构的并噻吩类化合物拥有立构规整的平面结构,延长的π共轭体系和良好的载流子迁移率,已广泛应用于低带隙有机光伏电池(OPV),有机场效应晶体管(OFET)电活性材料的构筑。然而,此类拥有稠环结构的并噻吩类化合物的电致变色性能还没有得到深入研究。基于此,本论文通过电聚合的方式合成了一系列基于并噻吩(TT、DTT)、和3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)及其衍生物3,4-乙撑二硫噻吩(EDTT)的电致变色聚合物,系统探究了3种不同摩尔比的P(EDOT-co-TT)薄膜及4种P(EDOTs-TT/DTT)薄膜的物理化学、电化学性质及电致变色性能,揭示了聚合物分子结构与各项性能的关联。具体研究内容和结果如下:1、通过在聚并噻吩(PTT)的主链引入EDOT单元,实现了PTT电致变色性能的改善。利用电化学共聚的方式在乙腈-四丁基六氟磷酸铵(0.1 M)体系内制备了不同前驱体摩尔比的P(EDOT-co-TT)薄膜。通过电化学手段和四探针法对P(EDOT-co-TT)的循环伏安特性、稳定性及电导率进行了详细的探究。研究发现EDOT单元的引入,有效改善了PTT的氧化还原活性及循环伏安稳定性及电导率,当EDOT与TT比例为2:1时,P(EDOT-co-TT)柔性薄膜的电导率高达93.95S cm-1。通过电化学工作站与紫外-可见吸收光谱的联用研究发现EDOT单元的引入,大幅提升了P(EDOT-co-TT)薄膜的电致变色性能,光学对比度整体提升至22%-45%之间,转换时间在0.5-1.8 s内,着色效率在77-119 cm2 C-1之间。2、通过有效延长前驱体的平面共轭长度,实现了PTT类共轭聚合物电致变色性能的突破。通过Stille偶联反应合成了以EDOT为封端,TT或DTT为核心基团的两种聚合物前驱体。利用核磁共振氢谱、紫外-可见吸收光谱及量子化学计算对前驱体的化学结构及理论带隙水平进行探究。利用电化学聚合的方式在二氯甲烷-四丁基六氟磷酸铵(0.1 M)体系内合成了相应的聚合物薄膜,结合红外吸收光谱、热重分析、形貌分析及电化学分析等手段对聚合物薄膜的成分结构、微观形貌、氧化还原特性及循环伏安稳定性进行了细致的探究。所制备的聚合物PETTE和PEDTTE均表现出高的电化学活性和氧化还原稳定性,在10000次氧化还原之后,PETTE和PEDTTE薄膜的电活性依旧可以维持在69.73%和43.2%以上。通过电化学工作站与紫外-可见吸收光谱仪的联用对两种聚合物薄膜的光谱电化学和电致变色动力学进行了细致的研究。聚合物薄膜展现出优异的电致变色性能,包括高的光学对比度(59.61%)、短的光学转换时间(0.55 s)、高的着色效率(288.37 cm2 C-1),以及出色的循环稳定性和色彩持久性。3、通过改变前驱体的平面结构,实现了PTT类共轭聚合物的多色转换及电致变色性能的大幅提升。以TT为封端,EDOT或EDTT为核心基团,通过Stille偶联反应合成了两种具有不同平面程度的聚合物前驱体。利用核磁共振氢谱、紫外-可见吸收光谱及量子化学计算等方式对前驱体的化学结构及理论带隙水平进行探究。利用电化学聚合的方式在二氯甲烷-四丁基六氟磷酸铵(0.1 M)体系内合成了相应的聚合物薄膜,结合红外吸收光谱、热重分析、形貌分析及电化学分析对聚合物薄膜的组成结构、微观形貌、氧化还原性质及循环伏安稳定性进行了细致的探究。研究发现具有扭曲分子平面结构的前驱体带隙明显变宽,从而导致起始氧化电位明显提高。通过电化学工作站与紫外-可见吸收光谱仪的联用对两种聚合物薄膜的光谱电化学和电致变色动力学进行了细致的研究。研究发现扭曲的结构仍然可以表现出良好的电致变色性能,例如更高的光学对比度(70.8%),良好的着色效率(331.3 cm2 C-1)和快速的响应时间(0.72 s)。通过系统地研究了聚合物前驱体的空间结构效应对电致变色聚合物性能的影响,有利于新型高性能电致变色材料的开发。