电致变色(Electrochromism,EC)是指在外加电场的作用下,在氧化还原反应的过程中发生电子和离子的双重注入或输出,从而在材料中形成色心或产生带颜色的化合物,导致材料对光吸收或光散射特性发生变化的现象,在宏观上表现为颜色及透明度的可逆变化。目前,EC在国内外的研究重点在于如何提高其电致变色性能,而性能的提高核心在于新材料的开发。具有独特的光电性能的导电聚合物作为电致变色材料有结构多变、易加工,色彩丰富,价格低廉等优点。近年来,基于芴、咔唑等二苯并五元环与杂环化合物所构建的导电聚合物电致变色材料在颜色多样性、着色效率等性能上取得突破,在电致变色领域扮演重要角色。二苯并噻吩/呋喃(DBT/DBF)作为二苯并五元环,具有荧光性能好、共平面好、电子堆积紧密等优点。基于这些优点,它们已经被广泛应用于场效应晶体管、有机发光二极管等光电领域,但在电致变色领域尚未研究,我们认为以DBT/DBF为骨架的共聚物可能会呈现出令人满意的电致变色性能。在结构修饰单元的选择上,噻吩及其衍生物因其环境稳定性,氧化还原性质以及可加工性等优点被引入到DBT/DBF的2,8位,然后通过共轭结构将其连入主链系统中,开发了一系列新型DBT/DBF-噻吩类电致变色共聚物。具体的研究内容和结论如下:1.DBT/DBF-EDOT电致变色共聚物,实现了氧化态紫色到中性态黄色的可逆转换。PEDOT作为共轭聚合物明星材料,具有稳定性好、供电子能力强、膜颜色易变等优点,基于此,本论文在DBT/DBF的2,8位引入EDOT单元合成两种聚合物前驱体(DBT-EDOT和DBF-EDOT),两种前驱体具有较好的光致发光性能,并且可在较低的电位下聚合(0.91 V,0.95 V),易于获得高质量薄膜。其相应的电致变色聚合物(PDBT-EDOT和PDBF-EDOT)实现了氧化态紫色到中性态黄色的可逆转换,然而在氧化还原过程中膜的稳定性较差,在透过率参数上没有达到预期。2.DBT/DBF—噻吩电致变色共聚物,全面提高电致变色性能,实现了性能的突破。为了获得透过率和着色效率更高的聚合物材料,稳定性更高的噻吩单元成为我们改善性能的另一种有效尝试,基于此,合成两种聚合物前驱体(DBT-Th和DBF-Th),并通过电化学聚合的方式制备出相应的聚合物(PDBT-Th和PDBF-Th)。研究发现,DBT/DBF—噻吩共聚物的电致变色性能全面优于DBT/DBF—EDOT,特别地,PDBT-Th在近红外区的透过率为47%,实现了性能的突破。噻吩单元的引入相较EDOT单元的共聚物在电致变色性能上有了明显的提高,可能的原因是噻吩相对于EDOT分子量低,聚合单元增加,从而使得聚合物的共轭链长增加,性能提高。3.DBT/DBF—烷基噻吩电致变色聚合物,通过烷基链的变化,优化电致变色性能并取得最优值,拓展了其在可见光区电致变色领域的应用。依托DBT/DBF—噻吩共聚物的研究结果,深入探究烷基链长对电化学和电致变色性能的影响,继而合成六种聚合物前驱体(DBT-3MeTh,DBF-3MeTh,DBT-3HexTh,DBF-3HexTh,DBT-3DTh,DBF-3DTh),随着烷基链增长,单体的电子云密度增大,光学吸收红移;烷基链的增长同时导致空间位阻增大,影响起始氧化电位。中性态共轭聚合物分别展示出不同的颜色(深蓝色、浅蓝色、黄色、浅灰色);随着烷基链的增长,电致变色性能先提高后降低,在PDBT-3HexTh时达到最优值,可见光区透过率高达69%,着色效率为304 cm2 C-1,拓展了其在可见光区电致变色领域的应用。4.不同溶剂下DBT-3OctTh及其聚合物电化学和电致变色性能的比较研究,揭示电解液对其电聚合过程以及电致变色性能的影响。新单体DBT-3OctTh在二氯甲烷(DCM)、碳酸丙烯酯(PC)和三氟化硼乙醚(BFEE)三种体系中,出现不同的电化学现象,不同的电致变色现象。具体表现为,在BFEE体系中,起始氧化电位最低,最容易成膜;在DCM体系中电化学的掺杂度最高,达到了0.32;聚合物在氧化态的颜色DCM体系最深,BFEE最浅;在PC体系中所获得的聚合物具有最低的带隙等。综上所述,本论文以DBT/DBF为骨架,引入EDOT、噻吩、烷基噻吩单元,合成了 11种聚合物前驱体,通过电化学方法制备出相应的聚合物,并系统并比较研究其电致变色性能,丰富了电致变色材料的种类以及颜色变化的多样性,拓展了 DBT/DBF在光电领域的应用范围。论文为二苯并五元环—杂环化合物所构建的共轭聚合物电致变色材料提供了有价值的理论指导。