芳胺类光电材料的设计、合成与表征文献综述

 2022-08-06 02:08

可溶性三芳胺功能化对称紫精全固态电致变色的超级电容器

摘要:电致变色超级电容器因其对充放电过程的监测能力而受到人们的广泛关注

通过电活性物质的颜色变化。然而,对于小分子有机分子作为活性材料的研究却很少全固态电致变色的超级电容器。本文报道了两种新型多功能对称激子(TPA-bpy和CZ-bpy)具有不同的溶致变色、电致变色、电致发光变色和储能特性

尽管它们的化学结构相似。这两个提琴的不同表现归因于分子内电荷转移能力的差异和在有机溶剂中的溶解度。设备包含TPA-bpy由于引入了破坏填料和三元三芳胺基团,反应时间更快,显色效率更高。此外,含有TPA-bpy的器件也表现出an的储能特性明显的颜色变化从紫色到黄色。电压(2.0 V),放电时间长(230.3s at0.01mA cmminus;2),具有良好的循环稳定性,循环6000次后电容保持90%。这项工作提供了一个新的和发展新型电致变色电容性材料的便捷策略。

1、介绍

全固态电致变色超级电容器由于能够满足小型可穿戴电子设备的需求,并具有光调制和能量储存的综合性能,引起了广泛的研究兴趣。光学性质可以通过外部电压可逆改变,并且充放电过程伴随着颜色变化,这取决于不同的氧化还原状态(法拉进过程)。因此,可以通过光学透过率和颜色变化对能量的储存和释放过程进行实时监测。这些独特的性质使全固态电致变色超级电容器适合用于汽车、飞机和建筑的实际应用。

迄今为止,电致变色电容材料的研究主要集中在过渡金属氧化物和氢氧化物。而因切换时间慢,着色效率低,阻碍了无机电致变色超级电容材料的繁荣发展。有机电致变色超级电容材料,特别是导电聚合物,由于其结构易修饰、氧化还原态丰富、电压窗口宽、能量密度高等优良性能,也引起了广泛的研究兴趣。然而,由于有机小分子很难同时表现出电致变色和储能特性,因此很少报道它们作为电致变色超级电容材料。4,4-联吡啶的阳离子季盐,也被称为紫罗碱,是被最广泛的用于研究电致变色的,电致变色或储能材料由于其优良的传导功能,丰富的氧化还原状态,和简单的可调谐性取代基。基于紫精电致变色的材料包括小分子、聚合物和复合材料被广泛研究。对于小分子的紫精,颜色和光谱特性是通过改变氮原子上的取代基来调制的。将紫精基引入主链或侧链可获得共轭聚合物,而多紫精基可通过还原电聚法制备。紫精基复合材料的制备方法多种多样,如在各种纳米半导体上引入紫精基,与碳纳米材料混合,或通过两个或两个以上的紫精自组装。与聚合物和复合材料相比,小分子暴力分子更容易合成。光物理性质更容易被调节。因此,丰富的色彩变化更容易获得。在电刺激下,通过在两个吡啶基团之间插入芳香族基团,如二噻吩、噻唑噻唑、苯、萘、噻吩和苯并噻唑基团,实现电致荧光变化以紫精为基材的发光材料。然而,只有两种荧光在施加电压之前和之后得到。对于电容器而言,紫激素常与其他电容材料一起作为活性材料使用,其容量特性研究较少。因此,小分子紫精非常有希望成为电致变色、电致发光和超级电容材料的候选材料。

在这项工作中,我们通过将富含电子的三苯胺或咔唑部分掺入4,4-联吡啶中用作全固态电致变色超级电容器材料,设计并合成了两种新型的对称紫精(TPA-bpy和CZ-bpy)。尽管两种紫精均表现出丰富的氧化还原态,可调节的吸收和发射特性以及有趣的电致变色和电致发光性能,但TPA-bpy的效果更好,其性能的提高是由于引入了有害的包装和三维三芳基胺基团。此外,含TPA-bpy或CZ-bpy的全固态电致变色和电致发光器件具有出色的性能,例如响应时间快,光学性能好。良好的光学对比度和较高的着色效率。重要的是,还使用TPA-bpy作为电活性材料制造了全固态电致变色超级电容器。超级电容器具有宽的电压范围,长的放电时间和出色的充电/放电循环稳定性。据我们所知,这是关于用于全固态电致变色超级电容器的有机小分子的第一个例子。

2、实验

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