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新型噻吩类共轭聚合物的合成及其电致变色性能研究

摘要

噻吩类共轭聚合物作为电致变色材料中最具潜力的一类，具有切换速度快、高光学

对比度、颜色易于调控等特点。目前许多噻吩类电致变色材料已被合成，尤以D-A类

（电子供体D和电子受体A）电致变色聚合物设计为主。构建具有低电压驱动、变色

循环稳定性好的新型D-A类电致变色聚合物是该领域目前面临的重点及难点。本研究

拟对D-A类共轭聚合物的分子进行优化设计，获得一系列电致变色性能优异的D-A类

电致变色聚合物，通过研究不同供体与受体单元组合对D-A类共轭聚合物光谱特性、

电化学特性及电致变色性能的影响规律，为获得高性能电致变色材料提供分子设计层面

的经验，具有重要的基础研究意义。

本课题的研究内容以吡咯并吡咯二酮（DPP）为受体单元，分别以3,4-乙烯二氧噻

吩（EDOT）、蒽（ANT）、芴（FLU）为供体单元，无取代噻吩作为桥接单元，通过

StilleDPP-EDOTDPP-ANTDPP-FLUD-A

交叉偶联反应合成聚合物、、。目前大多数类

共轭聚合物的研究主要在受体单元的选择上，尝试引入多种供体也是开发新型电致变色

聚合物的有效途径，因此在上述三种聚合物的基础上通过引入2-乙基己基氧基官能化的

3,4-亚丙基二氧噻吩（ProDOT）为额外供体单元，合成聚合物DPP-EDOT-Ht、

DPP-ANT-Ht、DPP-FLU-Ht，进一步探究多供体单元对聚合物性能的影响规律，并对六

种聚合物的吸收光谱、响应时间、变色循环稳定性等电致变色性能进行表征测试，结果

表明：

（1）聚合物DPP-EDOT起始氧化电压为0.57V，光学带隙为1.34eV，颜色由蓝

色转变为蓝灰色；聚合物DPP-ANT起始氧化电压为0.75V，光学带隙为1.37eV，由青

色转变为浅灰色；聚合物DPP-FLU起始氧化电压为0.79V，光学带隙为1.36eV，颜色

由饱和的绿色转变为浅灰色。三种聚合物在可见光区的ΔT和最高着色效率分别为

max

222

17.51%和129.95cm/C、23.98%和154.43cm/C、31.37%和157.75cm/C。聚合物

DPP-EDOTDPP-ANT673nm655nm2s500

、在、处响应时间均在以内，循环变色次，

均保持90%以上的电化学活性。

（2）ProDOT-Ht单体引入聚合物DPP-EDOT-Ht、DPP-ANT-Ht、DPP-FLU-Ht的起

DPP-EDOT-HtHt

始氧化电压均有下降。对于聚合物，由于单体的吸收带扩展至整个可

见光区域，聚合物薄膜呈现黑色，颜色在黑色-淡绿色-淡蓝色之间转变；聚合物

DPP-ANT-Ht，相比于聚合物DPP-ANT吸收峰及吸收谷出现红移，初始态颜色为绿色，

哈尔滨工程大学硕士学位论文

氧化态下为浅灰色；聚合物DPP-FLU-Ht在初始态下吸收峰和吸收谷均产生了红移，同

时在蓝紫光区的吸收强度下降，颜色由初始态黄绿色变为氧化态的浅灰色。三种聚合物

2

在在可见光区的ΔT和最高着色效率分别为22.27%和78.35cm/C、18.53%和162.79

max

22

cm/C、21.57%和190.15cm/C。Ht单体的引入也改善了聚