一种快速响应电致变色PTBTPA薄膜的制备方法技术

一种快速响应电致变色PTBTPA薄膜的制备方法，以4,4’,4”‑三[4‑(2‑联噻吩基)苯基]胺为单体，以1‑丁基‑3‑甲基四氟硼酸盐、1‑丁基‑3‑甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1‑丁基‑3‑甲基双(三氟甲磺酰)亚胺盐为支持电解质，以二氯甲烷和乙腈为电解溶剂的混合溶液为电解液，以金电极、铂电极、氧化铟锡导电玻璃电极或氟掺杂氧化锡导电玻璃电极为工作电极，以金电极或铂电极为辅助电极，以银/氯化银电极为参比电极；在室温下采用恒电位法进行电化学聚合反应，得到沉积在工作电极上的聚合物薄膜，用乙腈淋洗去除聚合物薄膜表面残留的电解液并烘干后得到聚合物薄膜。本发明专利技术成本低、操作简单、且制备过程无污染。

A Fabrication Method of Rapid Response Electrochromic PTBTPA Films

A fast response electrochromic PTBTPA thin film preparation method is described. It uses 4,4',4' Electrolyte, using gold electrode, platinum electrode, indium tin oxide conductive glass electrode or fluorine doped tin oxide conductive glass electrode as working electrode, gold electrode or platinum electrode as assistant electrode, silver/silver chloride electrode as reference electrode, electrochemical polymerization at room temperature using potentiostatic method, polymer film deposited on working electrode was obtained, and polymer was removed by acetonitrile elution. Residual electrolyte on film surface was dried to obtain polymer film. The invention has the advantages of low cost, simple operation and no pollution in the preparation process.

【技术实现步骤摘要】
一种快速响应电致变色PTBTPA薄膜的制备方法
本专利技术涉及一种快速响应电致变色PTBTPA薄膜的制备方法。
技术介绍
总的来说，掺杂离子扩散特性对EC聚合物的光学转换性能有显着影响，包括光学对比度和切换速度。由于高离子电导率、宽电化学窗口和优异的电化学稳定性离子液体引起了广泛的兴趣。已经发现，使用离子液体作为电解质可以导致改善的电化学活性，光电性质和改变的表面形态。之前的工作中，已经证实，与常规电解质相比，在制备聚合物和EC测量中使用离子液体可以有益于增强的EC性质。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种成本低、操作简单、且制备过程无污染的快速响应电致变色PTBTPA薄膜的制备方法。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：一种快速响应电致变色PTBTPA薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)在三电极电解池体系中，以4,4’,4”-三[4-(2-联噻吩基)苯基]胺(TBTPA)为单体，以1-丁基-3-甲基四氟硼酸盐([BMIM]BF4)、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([BMIM]OTF)、1-丁基-3-甲基双(三氟甲磺酰)亚胺盐([BMIM]TF2N)为支持电解质，以二氯甲烷和乙腈为电解溶剂的混合溶液为电解液，以金电极、铂电极、氧化铟锡导电玻璃(ITO)电极或氟掺杂氧化锡导电玻璃(FTO)电极为工作电极，以金电极或铂电极为辅助电极，以银/氯化银电极为参比电极；在室温下采用恒电位法进行电化学聚合反应，得到沉积在工作电极上的聚合物薄膜，用乙腈淋洗去除聚合物薄膜表面残留的电解液并烘干后得到聚合物薄膜。(2)聚合物薄膜的光谱电化学和电致变色性能测试：通过电化学工作站与紫外一可见分光光度计联用对聚合物薄膜进行紫外吸收测试、对比度的测试以及响应时间的计算；将沉积有聚合物薄膜的ITO工作电极置于比色皿中组装成简易的液态小器件；通过对ITO工作电极施加不同电压来测试薄膜的紫外可见吸收光谱；通过双电位阶跃法来测试薄膜的动力学性能。再进一步，所述步骤(1)中，所述的4,4’,4”-三[4-(2-联噻吩基)苯基]胺(TBTPA)单体的初始浓度为0.75mmol/L；所述的支持电解质1-丁基-3-甲基四氟硼酸盐([BMIM]BF4)的初始浓度为0.1mol/L；所述的二氯甲烷和乙腈溶剂规格为色谱纯。更进一步，所述步骤(1)中，所述的工作电极优选为氧化铟锡导电玻璃电极；所述的辅助电极优选为铂电极；所述的参比电极优选为双液接型银/氯化银电极；所述的双液接型银/氯化银电极以3moL/L的氯化钾水溶液为第一液接,以本专利技术所述的电解液为第二液接。所述步骤(1)中，所述的恒电位聚合法为：在上述电解液环境中，电压选取为1.2V，聚合电量优选为0.04C，聚合结束，在-0.6V负电位下脱掺杂50～70s，经淋洗后得到聚合物薄膜。所述步骤(1)中，所述的聚合物薄膜淋洗、烘干过程具体操作为：用二氯甲烷淋洗沉积在工作电极上的聚合物薄膜；再置于60～80℃真空干燥箱中干燥4～8h即得成品。所述步骤(2)中，所述的施加不同的电压范围为0～1.3V(优选为0V、0.6V、0.7V、0.8V、0.9V、1.0V、1.1V、1.2V、1.3V)。所述步骤(2)中，所述的双电位阶跃法为：在0V到1.4V之间的电致变色切换响应，电压阶跃时间为5s。本专利技术通过红外光谱来表征所得聚合物薄膜的结构,证实了该聚合物薄膜的形成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)通过运用不同的离子液体获得响应速度不同的电致变色PTBTPA聚合物薄膜。(2)通过运用不同的离子液体获得形貌和膜厚不同的PTBTPA聚合物薄膜，从而获得对比度不同的聚合物薄膜。(3)本专利技术成本低，操作简单，且制备过程无污染，符合绿色化学，保护环境的生态理念。附图说明图1是实施例1制备的PTBTPA薄膜的扫面电镜图。图2是实施例2制备的PTBTPA薄膜的扫面电镜图。图3是实施例3制备的PTBTPA薄膜的扫面电镜图。图4是实施例1制备的PTBTPA薄膜的红外光谱图。图5是实施例1制备的PTBTPA薄膜的紫外吸收光谱图。图6是实施例1制备的PTBTPA薄膜在1100nm波长处的光学对比度。图7是实施例1制备的PTBTPA薄膜在1100nm波长处的响应时间测试图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。参照图1～图7，一种快速响应电致变色PTBTPA薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)在三电极电解池体系中，以4,4’,4”-三[4-(2-联噻吩基)苯基]胺(TBTPA)为单体，以1-丁基-3-甲基四氟硼酸盐([BMIM]BF4)、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([BMIM]OTF)、1-丁基-3-甲基双(三氟甲磺酰)亚胺盐([BMIM]TF2N)为支持电解质，以二氯甲烷和乙腈为电解溶剂的混合溶液为电解液，以金电极、铂电极、氧化铟锡导电玻璃(ITO)电极或氟掺杂氧化锡导电玻璃(FTO)电极为工作电极，以金电极或铂电极为辅助电极，以银/氯化银电极为参比电极；在室温下采用恒电位法进行电化学聚合反应，得到沉积在工作电极上的聚合物薄膜，用乙腈淋洗去除聚合物薄膜表面残留的电解液并烘干后得到聚合物薄膜。(2)聚合物薄膜的光谱电化学和电致变色性能测试：通过电化学工作站与紫外一可见分光光度计联用对聚合物薄膜进行紫外吸收测试、对比度的测试以及响应时间的计算；将沉积有聚合物薄膜的ITO工作电极置于比色皿中组装成简易的液态小器件；通过对ITO工作电极施加不同电压来测试薄膜的紫外可见吸收光谱；通过双电位阶跃法来测试薄膜的动力学性能。所述步骤(1)中，所述的4,4’,4”-三[4-(2-联噻吩基)苯基]胺(TBTPA)单体的初始浓度为0.75mmol/L；所述的支持电解质1-丁基-3-甲基四氟硼酸盐([BMIM]BF4)的初始浓度为0.1mol/L；所述的二氯甲烷和乙腈溶剂规格为色谱纯。所述步骤(1)中，所述的工作电极优选为氧化铟锡导电玻璃电极；所述的辅助电极优选为铂电极；所述的参比电极优选为双液接型银/氯化银电极；所述的双液接型银/氯化银电极以3moL/L的氯化钾水溶液为第一液接,以本专利技术所述的电解液为第二液接。所述步骤(1)中，所述的恒电位聚合法为：在上述电解液环境中，电压选取为1.2V，聚合电量优选为0.04C，聚合结束，在-0.6V负电位下脱掺杂50～70s，经淋洗后得到聚合物薄膜。所述步骤(1)中，所述的聚合物薄膜淋洗、烘干过程具体操作为：用二氯甲烷淋洗沉积在工作电极上的聚合物薄膜；再置于60～80℃真空干燥箱中干燥4～8h即得成品。所述步骤(2)中，所述的施加不同的电压范围为0～1.3V(优选为0V、0.6V、0.7V、0.8V、0.9V、1.0V、1.1V、1.2V、1.3V)。所述步骤(2)中，所述的双电位阶跃法为：在0V到1.4V之间的电致变色切换响应，电压阶跃时间为5s。实施例1一种快速响应电致变色PTBTPA薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)一种快速响应电致变色PTBTPA薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：在三电极电解池体系中，以TBTPA(0.05535g，0.75mmol)为单体，以[BMIM]BF4(2.26g，0.01mol)为支持电解质，C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速响应电致变色PTBTPA薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)在三电极电解池体系中，以4,4’,4”‑三[4‑(2‑联噻吩基)苯基]胺(TBTPA)为单体，以1‑丁基‑3‑甲基四氟硼酸盐([BMIM]BF4)、1‑丁基‑3‑甲基咪唑三氟甲磺酸盐([BMIM]OTF)、1‑丁基‑3‑甲基双(三氟甲磺酰)亚胺盐([BMIM]TF2N)为支持电解质，以二氯甲烷和乙腈为电解溶剂的混合溶液为电解液，以金电极、铂电极、氧化铟锡导电玻璃(ITO)电极或氟掺杂氧化锡导电玻璃(FTO)电极为工作电极，以金电极或铂电极为辅助电极，以银/氯化银电极为参比电极；在室温下采用恒电位法进行电化学聚合反应，得到沉积在工作电极上的聚合物薄膜，用乙腈淋洗去除聚合物薄膜表面残留的电解液并烘干后得到聚合物薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种快速响应电致变色PTBTPA薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)在三电极电解池体系中，以4,4’,4”-三[4-(2-联噻吩基)苯基]胺(TBTPA)为单体，以1-丁基-3-甲基四氟硼酸盐([BMIM]BF4)、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([BMIM]OTF)、1-丁基-3-甲基双(三氟甲磺酰)亚胺盐([BMIM]TF2N)为支持电解质，以二氯甲烷和乙腈为电解溶剂的混合溶液为电解液，以金电极、铂电极、氧化铟锡导电玻璃(ITO)电极或氟掺杂氧化锡导电玻璃(FTO)电极为工作电极，以金电极或铂电极为辅助电极，以银/氯化银电极为参比电极；在室温下采用恒电位法进行电化学聚合反应，得到沉积在工作电极上的聚合物薄膜，用乙腈淋洗去除聚合物薄膜表面残留的电解液并烘干后得到聚合物薄膜。2.如权利要求1所述的一种快速响应电致变色PTBTPA薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括以下步骤：(2)聚合物薄膜的光谱电化学和电致变色性能测试：通过电化学工作站与紫外一可见分光光度计联用对聚合物薄膜进行紫外吸收测试、对比度的测试以及响应时间的计算；将沉积有聚合物薄膜的ITO工作电极置于比色皿中组装成简易的液态小器件；通过对ITO工作电极施加不同电压来测试薄膜的紫外可见吸收光谱；通过双电位阶跃法来测试薄膜的动力学性能。3.如权利要求1或2所述的一种快速响应电致变色PTBTPA薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述的4,4’,4”-三[4-(2-联噻吩基)苯基]胺(T...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳密，朱睿，张诚，徐欣佳，吕晓静，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33