聚希夫碱的光谱调控机制与接枝石墨烯电致变色器件的构建及性能研究

Conjugated polyschiff bases with C=N bonds in the backbond have application in electrochromic, memory devices. This project will design and study the polyschiff bases based on tripheneylamine with different energy band and electron transfer properties by copolymerization of donor with acceptor groups. To gain reversible multicolor display in the redox process, the product is obtained by chemical polymerization. By studying the structure and spectra, we will explore how the donor, acceptor and C=N bond interact, and how the combination of configuration and molecular structure influences the energy bond. We want to disclose the superimpose principle of spectra of different unit and mechanism of color changing with the variation of applied potential. Through the understanding the nature of electrochromic mechanism, we accomplish the goal by gaining the stable efficient and multicolor materials. By introducing graphene functioned with polyschiff base as working electrode, we will investigate the effect of interaction of graphene with polyschiff base on the charge transfer, the mechanism of transport of electrolyte ion on the interface of composite electrode/solution. The project will establish theory and experiments base for the realization of stable, fast, multicolor display，and provide new promising materials and mechanism of modulation.

共轭型聚希夫碱在主链中含有C=N双键，在电致变色、信息存储方面有重要的应用。本项目以含有三芳胺为核心的聚希夫碱为研究对象，通过引入供电子基团与吸电子基团共聚的方法设计出具有不同程度电子转移、不同能带的聚希夫碱；利用化学聚合的方法合成目标产物，从而实现电氧化还原过程中的可逆的多色彩显示；通过对聚希夫碱结构与光谱的研究，探索不同吸电子、供电子能力的基团与C=N双键的相互作用以及分子空间构型、化学结构对能带的影响规律；揭示出不同显色单元的光谱叠加作用原理与随电压变化的机理；通过对变色本质探索，寻求新的变色单元，来完成稳定、高效与多色显示目的。在变色器件中引入聚希夫碱修饰的石墨烯作复合电极,研究石墨烯与聚希夫碱间的相互作用对电荷传输影响,探讨电解质离子在复合电极/溶液界面的传输机制。项目将为实现稳定快速多色显示提供新材料并为揭示结构调控作用规律奠定理论与实验基础。

电致变色是指在电流或电场的作用下，材料发生光吸收或光散射，从而导致颜色产生稳定可逆变化的现象。而三苯胺衍生物由于其特殊的结构与性能，在电致发光、太阳能电池、电致变色与忆阻材料中有着强大的应用前景。由于三苯胺在中性态与氧化态时显现出不同的颜色,使它成为了研究较多的电致变色材料。而三苯胺的含氮中心原子的数目，空间立体结构，三苯胺之间键接方式（共轭与非共轭键接）都将会影响着聚合物的能级与变色范围。本课题组设计合成了系列基于不同三芳胺基团的聚合物，包括聚酯，聚氨酯，聚酰胺，聚酰亚胺，聚希夫碱。三芳胺衍生物分为中心为单N原子或双N原子，N原子通过联苯连接或通过苯环连接，三苯胺发色团为悬挂型或主链型，N周围为苯环型或萘环型。键接方式包含通过酰胺键，碳氮双键，酰亚胺键，酯键，氨酯键连接。本项目探讨了不同的三苯胺衍生物，不同的键接方式对石墨烯的添加等对电子云的分布，π电子的流动性，能级、溶解性、耐热性、开启电压、电致变色的稳定性与变色范围的调控规律。表明可以通过调控三苯胺衍生物的空间结构，共聚单元，键接方式来调控聚合物分子的能带，氧化还原电位与变色区间，为以后设计合成变色材料提供了实验与理论依据。