摘要: 电致变色现象及电致变色材料由于其独特性质而备受关注。其中，导电聚合物电致变色材料凭借其种类多、颜色可塑性强、对比度高、加工性能好、能带可控及响应速度快等优点在众多电致变色材料中脱颖而出。 聚三苯胺及其衍生物更是成为了电致变色材料... 展开 电致变色现象及电致变色材料由于其独特性质而备受关注。其中，导电聚合物电致变色材料凭借其种类多、颜色可塑性强、对比度高、加工性能好、能带可控及响应速度快等优点在众多电致变色材料中脱颖而出。 聚三苯胺及其衍生物更是成为了电致变色材料的研究热点。然而，大量前期研究表明传统的三苯胺衍生物很难通过电化学聚合获得聚合物薄膜。本论文通过将具有不同电化学氧化还原活性的供电子基团引入到三苯胺中，研究其引入对三苯胺电化学性质及电化学聚合过程的影响，进而研究其对聚合物薄膜电致变色性质的影响。 本论文的第一部分是将噻吩基团引入到三苯胺中苯基的对位，设计合成了三种含噻吩基团的化合物N,N-二苯基-4-（噻吩-2-基）苯胺（TPATH）、N,N-二苯基-4-（5-甲基噻吩-2-基）苯胺（TPATHM）、N,N-二苯基-4-（噻吩-3-基）苯胺（DPTA），采用循环伏安测试研究了三种单体的电化学性质和电化学聚合过程，结果发现TPATH、TPATHM难以进行电化学聚合，而DPTA能进行电化学聚合且性能较好，这表明电化学聚合是在噻吩和三苯胺上同时进行的。紫外可见光谱分析表明PDPTA聚合物薄膜分别在354nm、485nm和770nm处出现明显的吸收峰。通过光谱电化学分析表明PDPTA聚合物薄膜可以呈现从浅黄绿色到浅蓝色的颜色变化，在可见光区的对比度为39.64%，响应时间为4.72s（着色时间）、2.68s（褪色时间），在近红外光区1100nm处的光学对比度为33.94%，响应时间为4.33s（着色时间）、3.64s（褪色时间），具有较好的电致变色性质。 本论文第二部分工作是将吡咯基团引入到三苯胺中苯基的对位上，设计合成了单体N,N-二苯基-4-（1H-吡咯-1-基）苯胺（DPPA）、N,N-二苯基-4-（2,5-二甲基-1H-吡咯-1-基）苯胺（DPPAM），采用循环伏安测试研究了两种单体的电化学性质和电化学聚合过程。研究发现随着扫描圈数的增加，峰电流强度逐渐增大，表明该过程中有相应的聚合物生成，因此两种三苯胺衍生物都能通过电化学聚合成膜。扫描电镜数据表明，PDPPAM表面为一些松散的球状颗粒，直径在230nm左右。光谱电化学测试结果表明，PDPPAM具有良好的电致变色性能，可以实现多种颜色之间的可逆变换，同时具有相对较高的对比度及较快的响应时间，在720nm处对比度为35.90%，响应时间为1.55s（着色时间）、1.15s（褪色时间）；在1100nm处对比度为13.42%，对应的响应时间分别为0.72s（着色时间）、0.98s（褪色时间）。 本论文第三部分工作是在三苯胺中苯基的对位上引入具有电化学氧化还原活性的二茂铁功能基团，设计合成了单体（E）-4-（二茂铁亚甲基氨基）-N,N二苯基苯胺（TPAFc），采用循环伏安测试研究了该单体的电化学性质和电化学聚合过程。理论计算和实验数据表明：与TPA单体相比，TPAFc具有更高的HOMO能级和更低的起始氧化电位。研究发现随着扫描圈数的增加，峰电流强度逐渐增大，表明该过程中有相应的聚合物生成，鉴于此，提出了可能的电化学聚合机理：聚合过程中二茂铁与三苯胺之间存在电荷转移过程，有利于三苯胺形成稳定的阳离子自由基，从而发生耦合形成聚合物。紫外可见光谱分析表明PTPAFc聚合物薄膜分别在475nm、800nm和1100nm处出现明显的吸收峰。通过光谱电化学分析表明PTPAFc聚合物薄膜可以呈现从浅橙色到蓝色的颜色变化，在可见光区的对比度为58.85%，响应时间为0.737s（着色时间）、2.224s（褪色时间），在近红外光区1100nm处的光学对比度为25.25%，响应时间为2.084s（着色时间）、2.179s（褪色时间），具有较好的电致变色性质。 收起