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几种新型噻吩并吡咯衍生物的合成、表征及其聚合物膜的光电化学性能、电致变色性能研究

作　者: 王刚
导　师: 傅相锴
学　校: 西南大学
专　业: 应用化学
关键词: 噻吩并吡咯衍生物合成与表征电聚合光电化学性能电致变色器件
分类号: O621.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电致变色是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆变化的现象,在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料,用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。电致变色材料分为无机电致变色材料和有机电致变色材料。无机电致变色材料的典型代表是三氧化钨。目前,以WO3为功能材料的电致变色器件已经产业化。而有机电致变色材料主要包括聚噻吩类、聚苯胺类、聚吡咯类、紫精类、噻嗪类、金属酞菁类化合物等。基于紫精类的电致变色器件在一些领域已经得到实际应用,比如汽车无眩光后视镜。近年来,为了弥补单一材料性能的不足,得到性能更加优越的材料,人们开始转向复合型电致变色材料的研究。本文设计合成了一系列新型的有机复合型电致变色材料：含有蒽醌基团、含有芳胺基团的噻吩并吡咯衍生物以及双噻吩并吡咯衍生物。通过核磁共振氢谱、碳谱、质谱和红外光谱等表征手段验证了化合物的结构。通过三电极电沉积法将这些化合物单体成功聚合得到了相应的聚合物薄膜。通过循环伏安、紫外光谱、扫描电镜、热重、荧光光谱等表征手段系统深入的研究了这一系列聚合物薄膜的光电化学性能、电致变色性能、热稳定性、表面形貌及荧光发射性等。实验结果表明,这些聚合物薄膜具有优越的光电化学性能和电致变色性能。通过对比研究这些聚合物薄膜的电致变色性能,筛选出几个性能较好的化合物,制作了简易的电致变色器件。实验结果表明,这些器件初步实现了多颜色显示,经过进一步的优化和提高,有望运用于商业化的显示技术。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
第1章绪论  9-33
  1.1 前言  9
  1.2 电致变色材料  9-19
    1.2.1 电致变色材料的研究与应用概况  9-12
    1.2.2 电致变色材料的分类概述  12
    1.2.3 无机电致变色材料  12-13
    1.2.4 有机电致变色材料  13-19
  1.3 电致变色器件  19-28
    1.3.1 电致变色器件的结构  20-21
    1.3.2 有机电致变色层的制备  21-24
    1.3.3 电致变色器件的应用  24-28
  1.4 噻吩并吡咯衍生物的合成研究及进展  28-31
  1.5 本课题的选题意义和思路  31-33
第2章噻吩并吡咯衍生物的合成与表征  33-43
  2.1 概述  33
  2.2 含蒽醌基团的噻吩并吡咯衍生物的合成与表征  33-36
    2.2.1 实验试剂及仪器  33-34
    2.2.2 含蒽醌基团的噻吩并吡咯衍生物的合成  34-36
    2.2.3 结果与讨论  36
  2.3 含芳胺的单噻吩并吡咯衍生物的合成与表征  36-39
    2.3.1 实验试剂及仪器  36-37
    2.3.2 含芳胺的单噻吩并吡咯衍生物的合成  37-39
    2.3.3 结果与讨论  39
  2.4 双噻吩并吡咯衍生物的合成与表征  39-42
    2.4.1 实验试剂及仪器  39-40
    2.4.2 双噻吩并吡咯衍生物的合成  40-42
    2.4.3 结果与讨论  42
  2.6 本章小结  42-43
第3章噻吩并吡咯衍生物的光电化学等性能研究  43-66
  3.1 概述  43
  3.2 2,5-二(2-噻吩)-1H-吡咯-1-基-1/2-蒽醌的光电化学等性能研究  43-49
    3.2.1 实验仪器与试剂  43
    3.2.2 循环伏安及电沉积  43
    3.2.3 紫外吸收  43-44
    3.2.4 聚合物膜的热稳定性测试  44
    3.2.5 聚合物膜的表面形貌测试  44
    3.2.6 结果与讨论  44-49
  3.3 含芳胺的单噻吩并吡咯衍生物的光电化学等性能研究  49-57
    3.3.1 实验仪器  50
    3.3.2 循环伏安及电沉积  50
    3.3.3 紫外吸收  50
    3.3.4 聚合物膜的热稳定性测试  50
    3.3.5 聚合物膜的表面形貌测试  50
    3.3.6 单体的紫外吸收及其聚合物膜的荧光性能测试  50
    3.3.7 结果与讨论  50-57
  3.4 双噻吩并吡咯衍生物的光电化学等性能研究  57-64
    3.4.1 实验仪器  57
    3.4.2 循环伏安及电沉积  57
    3.4.3 紫外吸收  57
    3.4.4 聚合物膜的热稳定性测试  57-58
    3.4.5 聚合物膜的表面形貌测试  58
    3.4.6 单体的紫外吸收及其聚合物膜的荧光性能测试  58
    3.4.7 结果与讨论  58-64
  3.5 本章小结  64-66
第4章电致变色器件制作  66-71
  4.1 概述  66
  4.2 电致变色器件的设计与组装  66-70
    4.2.1 电致变色器件结构  66
    4.2.2 电致变色材料的制备  66
    4.2.3 电解质材料的制备  66-67
    4.2.4 电致变色器件的组装  67
    4.2.5 结果与讨论  67-70
  4.3 本章小结  70-71
第5章结论与展望  71-73
  5.1 结论  71
  5.2 展望  71-73
参考文献  73-87
附录1:部分化合物图谱  87-95
附录2:硕士期间发表论文情况  95-97
致谢  97

几种新型噻吩并吡咯衍生物的合成、表征及其聚合物膜的光电化学性能、电致变色性能研究

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