第四章 聚噻吩及其衍生物
电致变色材料
存在争论,双注入模型即Faughnan模型是目前被普遍接受和应用的模型。该模型 电致变色器件（Electrochromic device, EDC）是将电致变色材料和粒子电解质应用在导电透明电极上，形成一种光学薄膜和电子学薄膜相结合的光电子器件，通过外界较低的驱动电
着着色状态，即具有记忆功能
由于电致变色材料具备优异的电致变色性能及节能环保等特 性，符合未来智能材料的发展趋势，在电致变色显示器、大屏 幕信息显示、“灵巧窗”、防炫目后视镜、电子墨水等方面都 具有非常广泛的应用前景，因而受到人们的普遍关注和追捧。
随着全球能源的急剧消耗和环境的不断恶化，节能环保材料吸 引了人们的广泛关注。电致变色材料正是这样一种可以改变人 类生活方式并且有助于合理利用能源的新型功能材料。
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阴极变色材随料主着要是施ⅥB族加金属电氧化位物。的提高，中性态结构逐渐向部分氧化态转变，最终生成稳定的二价
无机电致变色材料的典型代表是三氧化钨，以WO3为功能材料的电致变色器件已经产业化。
阳离子形式，该状态下呈现无色。由于分子间存在强烈的光电转移，使得单价阳 电致变色器件（Electrochromic device, EDC）是将电致变色材料和粒子电解质应用在导电透明电极上，形成一种光学薄膜和电子学薄膜相结合的光电子器件，通过外界较低的驱动电
无机电致变色材料
• 无机电致变色材料的典型代表是三氧化钨，以 WO3为功能材料的电致变色器件已经产业化。
有机电致变色材料
含二苯并噻吩-S,S-二氧化物的给-受型齐聚噻吩衍生物的合成与表征
含二苯并噻吩-S,S-二氧化物的给-受型齐聚噻吩衍生物的合成与表征何刚;段宗范;李康【摘要】分别以己基联二噻吩和二苯并噻吩-S,S-二氧化物作为给、受电子单元,采用Stille偶联等反应合成了一种给-受型齐聚噻吩衍生物:3,7-二(5'-己基-2,2'-二噻吩-5-基)-S,S-二氧-二苯并噻吩(37HBTDBTSO).对产物进行核磁共振(NMR)、红外吸收光谱(FTIR)、紫外吸收光谱(UV-vis)、光致发光光谱(PL)、电化学及热重分析.结果表明齐聚物37HBTDBTSO具有较低的HOMO能级(-5.63 eV)、适中的光学能隙(Egopt=2.48 eV)以及优异的热稳定性.齐聚物37HBTDBTSO在薄膜中的UV-vis和PL光谱相对于其在溶液中的光谱具有较大的化学位移,表明了分子间存在较强的π-π相互作用,齐聚物37HBTDBTSO是一种潜在的有机半导体材料.【期刊名称】《西安理工大学学报》【年(卷),期】2018(034)002【总页数】5页(P223-227)【关键词】噻吩衍生物;给-受型;有机半导体;Stille交叉偶联【作者】何刚;段宗范;李康【作者单位】西安理工大学材料科学与工程学院,陕西西安 710048;西安理工大学材料科学与工程学院,陕西西安 710048;西安理工大学材料科学与工程学院,陕西西安 710048【正文语种】中文【中图分类】O649.5有机半导体因其原料成本低、器件制备工艺简单、可制造柔性器件等优点,已经广泛应用于有机薄膜场效应三极管(OFET)、有机太阳能电池(OPV)和有机发光二极管(OLED)和传感器等领域[1-6]。
齐聚噻吩及其衍生物具有优异的光电性能和良好的环境稳定性,是目前有机半导体器件制备中常用的有机半导体材料[7-8]。
在半导体材料的分子结构中构筑给体——受体(D-A)型交替结构,可提高电子的传输能力,从而获得良好的半导体性能。
直接电镀用导电高分子——聚噻吩
直接电镀用导电高分子——聚噻吩李建;贺承相;陈修宁;王淑萍;黄京华;黄志齐【摘要】对导电高分子聚噻吩的导电机理、分类以及在电路板中的应用进行了简单的讨论.【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2015(023)004【总页数】7页(P26-31,58)【关键词】直接电镀;聚噻吩;导电高分子【作者】李建;贺承相;陈修宁;王淑萍;黄京华;黄志齐【作者单位】昆山板明电子科技有限公司,江苏昆山215341;昆山板明电子科技有限公司,江苏昆山215341;昆山板明电子科技有限公司,江苏昆山215341;昆山板明电子科技有限公司,江苏昆山215341;昆山板明电子科技有限公司,江苏昆山215341;昆山板明电子科技有限公司,江苏昆山215341【正文语种】中文【中图分类】TN41自1977年发现聚乙炔的导电现象以来[1][2]，在世界范围内掀起了研究和开发导电高聚物的热潮。
尽管聚乙炔是最早发现的导电高分子，具有接近铜的电导率，但由于它的环境稳定性问题一直未得到解决，应用基础研究方面的工作比较薄弱[3]，从而限制了它的应用。
1979年IBM公司制备出了导电率较高的聚吡咯，其后又相继发现了导电聚苯胺和聚噻吩等导电聚合物[4]。
导电聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等在空气中具有较好的稳定性，目前已成为导电高分子的三大主要品种。
聚苯胺具有良好的环境稳定性，易制成柔软坚韧的膜且价廉易得[5]，当前改善其可溶性和可加工性已成为国内外研究者非常关注的课题[6]。
聚吡咯是共轭高聚物中少数稳定的导电高聚物之一，具有较高电导率[7]。
聚噻吩掺杂后的导电率可较大的范围调控，且具有易于制备、具有极小的尺寸、丰富的潜在功能等优点[8]。
在上述几种导电高分子中，得到深入研究并已显示有实用价值的导电高分子材料，当数聚噻吩及其衍生物聚（3，4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT）。
聚噻吩本身并不导电，其衍生物PEDOT有一定的导电性，但因其溶解性差而限制了其实际应用。
β-双取代和β,β'-取代可溶性导电聚噻吩的合成与表征
定性和较高 的发光 活性 而受到 了人们 广泛 的关 注。 ¨ 。由于取代基的不同 ， 聚噻 吩类衍生物 的 发光颜色和发光强度 均不相 同， 因此合成新 型材
液相凝胶色谱仪 （ Ｐ ） Ｈ Ｂ １３ — 元素分析 Ｇ Ｃ ； ＷＳ ． ９ ０１ ７ 法 ； Ｐ４３ Ｈ ８５ 紫外． 可见分光光度计 ；Ｔ － ０荧光 Ｐ１ ０ ７
ｐ双 取代和 ｐ ｐ一 一 ， 取代可溶性导 电聚噻吩的合成与表征
佟拉 嘎
（ 北京石油化工学院
关键词 ： 可溶性 ； 聚噻吩 ； 合成 ； 表征 中圈分类号 ： ６ ６ １ ０ ２ ．２ 文献标识码 ： Ａ
化学工程学 院， 北京
１２ １） ０６ ７
自上世 纪 ９ ０年代 ， ｕｒ ｇｅ… 等人 首次报 Ｂ ｒ ｕｈ ８ ｏ
维普资讯
第１ ９卷第 ２期 ２０ ０ ７年 ２月
化 学 研 究 与 应 用
Ｃ ｅ ｃ ｌＲｅｅ ｒｈａ ｄ Ａｐ ｌ ａｉｎ ｈ ｍｉａ ｓａｃ ｎ ｐｉ ｔ ｃ ｏ
Ｖｏ． ９， ｏ ２ １１ Ｎ ． Ｆｂ ２ ０ ｅ ．，０ ７
热电材料的研究与应用进展
热电材料的研究与应用进展张文毓【摘要】概述了热电材料,介绍了其研究现状,并分析了其应用发展.【期刊名称】《上海电气技术》【年(卷),期】2017(010)003【总页数】4页(P71-74)【关键词】热电材料;研究;应用;综述【作者】张文毓【作者单位】中国船舶重工集团公司第七二五研究所河南洛阳 471023【正文语种】中文【中图分类】TM241热电材料是一种利用固体内部载流子运动来实现热能和电能相互转化的功能材料，利用热电材料制成的热电转换元件具有无噪声、无振动、无机械部件的特点，也不需要液态或气态冷媒介质,且可制成各种形状和大小以满足各种需要，因此不存在污染环境问题。
目前，部分发达国家如美国已把热电材料应用于军事、航天及微机电系统等高科技领域，日本则主要应用于工业废热发电、垃圾燃烧发电等民用方面。
此外，利用热电材料制备的微型元件，可用于制备微型电源、微区冷却、光通信激光二极管和红外传感器等调温系统，大大拓展了热电材料的应用领域。
因此，热电材料是一种有着广泛应用前景的材料，随着人们对环境和能源问题的日渐重视，进行新型热电材料的研究具有现实意义。
1 热电材料概述热电材料的可逆热电效应包括泽贝克(Seebeck)效应、佩尔捷(Peltier)效应和汤姆逊(Thomson)效应。
温差发电是利用泽贝克效应，直接将热能转化为电能。
热电制冷利用佩尔捷效应可以制造热电制冷机。
汤姆逊效应是一种二级效应，若电流流过有温度梯度的导体，则在导体和周围环境之间将进行能量交换，当电流流过一个单一导体，且该导体中存在温度梯度，就会有可逆的热效应产生，称为汤姆逊效应[1]。
热电材料的性能一般用无量纲的热电优值ZT来描述，ZT=S2σT/λ，其中S为热电材料的泽贝克系数(温差电动势率)，σ为电导率，T为绝对温度，λ为热导率。
当热电材料的ZT值达到3时，热电制冷元器件的制冷效率才能与传统的以氟利昂为制冷剂的制冷压缩机相比拟[2]。
噻吩的合成与表征
2 - 3 - 4 45十二烷基噻吩的合成
合成方法与 45异戊基噻吩的合成方法相似， 反应中使用 产率 7 - 2 1:’ 溴 代 十 二 烷 - 减 压 蒸 馏 获 得 十 二 烷 基 噻 吩， 2 （ &J&’4 ，%77 "$M） E3< - F9 G 266 > H 3 I#*； $ !"L !：79;; （W，$ K D - ; $M，4$，&$4 ） ，2936 V 2947（ 1，2;$，?&$3 ） ， （ 1，3$，&$3） ，39D2 （ W，$ K E9D $M，3$，&$3） ，D9;? V 29D7 ，E933 （ NN，$ K 39;，%97 $M，2$） ；O)"+ ! " % ： D9?4（1，3$） ， 34E （ &26 $36 + R ） ， 222 （ &D $E + R ） ， ?E 363 （ &2D $3; + R ） （ &6 $6 + R ） - SA*’- .*’.N T:Q &2D $3; +： & ED923， $ 2292;；T:(AN & E69?4，$ 279?4 -
3?9%3，$ 29DE 产 率 2294< ，F9 G- ?3 > H 3 I#*， #37 %5二 溴 噻 吩： 4， J K （ &J&’4 ，%77 "$M） ；O)"+ 29D4?D - 2 $ !"L !：E947（ U，3$） ， 2D4 （ &% $3 +PQ R R 2 ） ， ;3 ! "% ： 3%% （ &% $3 +PQ3R R 3 ） （&% $3 + R ） - SA*’- .*’.N T:Q &% $3 +PQ3 ：& 2?9;D，$ 79;4；T:(AN & 3792E，$ 79;2 -
第四章 功能高分子 之一
一、结构型导电高分子材料 分子结构是决定高聚物导电性的内在因素。
•饱和的非极性高聚物结构本身既不能产生导电离子、也不具
备电子电导的结构条件，是最好的电绝缘体。
•极性高聚物如聚酰胺、聚丙烯腈等的极性基团虽可发生微量的 本征解离，但其电阻率仍在1 012
~
1 015 Ω ·m之间。
导电高分子的主要类型：
结构性导电高分子材料的用途
应用领域或有 用的效用 电子电导 电极 边界层效应 电子学 光学 实例 电加热元件的挠性导体，电磁屏蔽材 料，抗静电材料 燃料电池，光化学电池，传感器，心 电图仪 选择性透过膜，离子交换剂，医药控 制释放 分子电子学，发光二极管，数据存储， 改良场效应晶体管 电致变色显示器，非线性光学材料， 滤光片
系（各种金属粉、纤维、片等）等。
什么是导电高分子的掺杂呢？
• 纯净的导电聚合物本身并不导电，必须经过掺
杂才具备导电性
• 掺杂是将部分电子从聚合物分子链中迁移出来
从而使得电导率由绝缘体级别跃迁至导体级别 的一种处理过程
• 导电聚合物的掺杂与无机半导体的掺杂完全不
同
导电高分子的掺杂与无机半导体的掺杂的对比
N
S N
N O
O N
它们是组成刚链的基本结构单元，称为介晶单元
实例
反式对－正－烷氧基肉桂酸（如图1所示），这种分子本身近 似直线，而且羧基部分可以通过二聚作用成为直线状（如图2 所示）
图1
图2
顺式对－正－烷氧基肉桂酸（图3）不成为直线状，因此也就不 出现液晶相。
图3
二. 高分子液晶的分类 （1）根据液晶相形成的条件不同，液晶物质分为热致型液晶 和溶致型液晶两种类型 （2）从分子结构分为主链型液晶高分子和侧链型液晶高分子 主链型液晶高分子是指介晶单元处于主链中的一类高分子。 侧链型液晶高分子是指介晶单元处于侧链的一类高分子
第四章光敏高分子
吸光度
0.4
顺式
0.2
310 350
结果：反式偶氮吸光 后吸收峰由350nm 兰移至310nm，消 光系数下降，变色
280
320
360
400
波长，nm
③偶氮型光致变色聚合物参数
4.4高分子光稳定剂
序：光可引起高分子降解
Φ—光降解量子效率 Φ=降解分子数/吸收光量子数 PTFE最佳 PP 最差
①高分子稳定剂原理：大量吸收UV光和可见光，保护 涂层下面的材料。 例：乙烯型羟苯基-苯并三唑衍生物光稳定剂 小分子UV吸收剂的光致互变异构
光化学与光物理：
物质（基态）吸收光子 激发态（易发生变化） 光聚合，光降解（光化学） 光导电，光致发光（光物理）
①光吸收和分子的激发态 a.光能量 hc E = hv = λ
光速
h, Plank常数，v,光振动频率
波长
b.物质对光的吸收程度（Beer定律） lg(I0/I) = εcl
I0 — 入射光强；I — 透射光强； ε— 摩尔消光系数（表示物质对光的吸收能力）； c — 分子浓度；l — 光程
（利用分子内的互变异构储存和消散光能） 异构体
OH N N N
放热
吸光
O NΒιβλιοθήκη H N+ N酚羟基具有光重排能力，吸光，重排，储能
②利用含乙烯基的小分子光稳定剂聚合成高分子 稳定剂
H N N N H HC OH N N H OH CH2 H N
聚合
高分子UV吸收剂
乙烯型羟苯基-苯并三唑
应用：光屏蔽剂（UV吸收剂） 抗氧剂，如酚类，抗光氧化作用使PP 耐老化
第四章 光敏高分子材料
4.1光敏转换材料 4.2光敏树脂（光刻胶） 4.3光致变色聚合物 4.4高分子光稳定剂 4.5光导电高分子材料 4.6电致发光高分子材料