基于吲哚[3,2-b]咔唑的导电聚合物合成及电致变色研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:missiyoumiss
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近年来,新材料的开发与应用受到了人们的广泛关注。导电聚合物作为新型材料已被广泛应用于诸多领域:军工、医疗、日常生活等。其作为电致变色材料拥有光学对比度大、响应时间快、着色效率高、可加工性强及能耗低等传统无机材料无法企及的优点。在本文中,共合成9种新型导电聚合物,并通过循环伏安(CV)、紫外可见光谱、扫描电子显微镜(SEM)、比色法、密度泛函理论(DFT)、热重法对9种聚合物进行表征与分析。首先合成三种新型π-共轭导电单体5,11-二辛基-2,8-二(噻吩-2-基)-吲哚[3,2-b]咔唑(DBTP)、2,8-双(4-乙基噻吩-2-基)-5,11-二辛基-吲哚[3,2-b]咔唑(DBETP)和2,8-双(2,3-二氢噻吩并[3,4-b][1,4]二恶英-5-基)-5,11-二辛基-吲哚[3,2-b]咔唑(DBDTP)并进行电化学聚合形成新型π-共轭导电聚合物,分别为PDBTP,PDBETP和PDBDTP。其次以噻吩(T)和吲哚[3,2-b]咔唑(B)为供体,二氢亚吲哚基酮(D)为受体通过化学聚合的方法成功合成了三种新型导电聚合物:PTDDB-1(T:D:B=4:1:3)、PTDDB-2(T:D:B=2:1:1)和PTDDB-3(T:D:B=1:1:1)。再者,以噻吩并[3,2-b]噻吩、环戊二烯并二噻吩以及二氢亚吲哚基酮以不同比例利用化学聚合的方法合成了三种新型导电聚合物:PTIDD-1、PTIDD-2和PTIID-3。实验结果表明,PDBTP由中性态时的柳黄色变成氧化态时的藏青色,PDBETP由松花色变成蓝靛色,PDBDTP由浅橄榄色变成中灰蓝色。并且PDBTP在1270 nm处的光学对比度与着色效率分别为82.7%,270.00 cm2 C-1。PTDDB-2从黛蓝色变为亮石板灰色,且PTDDB-2在1580 nm处的光学对比度为62.2%,着色效率为210.71 cm2 C-1以及热分解温度为375℃。从中性态到氧化态,PTIDD-1从青褐色变为铅色,而PTIDD-2从古代紫色变为锖浅葱色,PTIDD-3从暗红色变为透明蓝色。三种导电聚合物都具有低的光学带隙,分别为1.52 eV,1.50 eV和1.53 eV。在近红外区,PTIDD-1的光学对比度为72.7%,着色效率为466.67 cm2 C-1,响应时间为0.78 s,PTIDD-2分别为56.9%,300.00cm2 C-1,0.94 s,以及PTIDD-3分别为80.8%,389.47 cm2 C-1,0.36 s。
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