垂直阵列低维无机/PEDOT杂化纳米结构的光电化学构筑与电致变色性能研究

基本信息
批准号:51903244
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:许頔
学科分类:
依托单位:中国科学院上海硅酸盐研究所
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
光电化学电致变色垂直阵列杂化材料聚(3,4乙烯二氧噻吩)
结项摘要

Electrochromic materials are highly important and valuable in both military and civil areas. As an organic electrochromic material, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) has been extensively investigated and is expected for mass production. However, improving its electrochromism contrast without sacrificing its advantages such as short switching time remains as the critical issue to be addressed before large-scale application. In this project, low-dimensional nano-sized carbon and metal oxides which are vertically aligned on substrates will be introduced as the supporter for PEDOT, and photoelectrochemical polymerization processes will be adopted to construct a series of novel inorganic/PEDOT hybrid nanostructures. The electrochromic contrast of PEDOT is expected to be improved via providing abundant electrode/electrolyte interfaces and sites for PEDOT loading, with fluent paths for charge transfer. Additionally, we plan to investigate the relationship between the hybrid nanostructures and electrochromic properties, and reveal the mechanism for the effect of parameters including loading of each component, orientation, morphology, size on the electrochromic properties of the materials. Through the implement of this project, it is expected to obtain novel vertically aligned low-dimensional inorganic/PEDOT hybrid nano-sized electrochromic materials, and elucidate the influence of hybrid nanostructures on the electrochromic properties of these materials, providing the theoretical and practical foundation for the large-scale application of PEDOT-based electrochromic materials.

电致变色材料在军事和民用领域均展现出了重要的应用价值。其中聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)是一种研究相对成熟且有望量产的有机电致变色材料,为达到规模应用水平需解决的关键问题在于在不牺牲其短响应时间等优势的前提下提高其电致变色对比度。本项目提出一种以垂直于基底阵列的低维度的碳和金属氧化物纳米材料作为PEDOT载体的策略,通过光电化学聚合的工艺构筑多种新型无机/PEDOT杂化纳米结构。有望通过创造丰富的电极/溶液界面和PEDOT负载位点以及通畅的电荷传递通路,提高PEDOT的电致变色对比度,并通过研究材料结构与性能的关联,揭示负载量、取向、形貌、尺寸等参数对材料性能的影响机理。预期通过本项目的顺利实施,获得新型垂直阵列低维无机/PEDOT杂化纳米电致变色材料,阐明材料结构对电致变色性能的影响机理,为PEDOT基电致变色材料的规模应用提供理论依据和实践基础。

项目摘要

电致变色材料在军事和民用领域均展现出了重要的应用价值。其中聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)是一种研究相对成熟且有望量产的有机电致变色材料,具有制备成本低、导电性优良、响应时间短、柔韧性好等优势,但是在不牺牲上述优势的前提下扩大其电致变色对比度是该材料面临的一大挑战。为达到规模应用水平需,本项目解决的关键问题是在不牺牲其短响应时间等优势的前提下提高其电致变色对比度。本项目提出了一种通过在含有不同阴离子的水溶液中进行电聚合,研究阴离子对PEDOT膜的均匀性,形态和电致变色性能的影响。探索使用不同阴离子作为掺杂离子,通过电聚合制得PEDOT薄膜,研究阴离子对薄膜均匀性、形貌和电致变色性质的影响,获得了独特的亮蓝/棕色和天蓝/紫色转变的电致变色PEDOT薄膜。引入咪唑作为抑制剂控制EDOT单体的气相聚合速率,制备PEDOT薄膜。研究基于较高的咪唑浓度制备高掺杂度的薄膜,分析聚合时间对PEDOT薄膜的电致变色对比度的影响因素。此外,探索掺杂咪唑的掺杂浓度还能够提升薄膜的电导率。本项目业已顺利实施,取得众多优秀的研究成果,基本完成各项考核指标,获得了高性能PEDOT基纳米电致变色材料并建立相关工艺,阐明了材料结构对电致变色性能的影响机理,为PEDOT基电致变色材料的规模应用提供理论依据和实践基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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