基于导电聚合物的固体电解质电致变色柔性器件的制备

摘要

本发明提供了一种基于导电聚合物的固体电解质电致变色柔性器件的制备方法，所述的制备方法包括：固体电解质的制备、正极材料的制备、负极材料的制备、单层固体器件的组装；本发明中，采用的固体电解质为实验室自主设计制备，制备方法简便，环境稳定性好；采用的导电聚合物电致变色材料，与无机和有机小分子相比，具有结构种类多、变色范围广、光学对比度高、加工性能好以及响应速度快等优点；本发明导电聚合物基固体器件薄膜具有电致变色的性能，因而在显示器、智能窗、电子纸等领域具有巨大的应用前景；本发明电致变色材料具有驱动电压低、颜色记忆效应等优点，使得其省电效果突出，且被动发光更有利于人眼的保护。

主权项

一种基于导电聚合物的固体电解质电致变色柔性器件的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：(1)固体电解质的制备：将高分子增塑剂和高分子溶胀剂混合，置于50～80℃的烘箱中加热溶胀10～24h，记为体系A；将支持电解质X、掺杂电解质和电解溶剂X混合，于50～100KHz超声2～10h，记为体系B；将所述体系A与体系B混合，并将所得混合物于50～100KHz超声2～10h，之后置于70～90℃真空干燥箱中静置5～15h，得到所述固体电解质；步骤(1)中，所述的高分子增塑剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯或聚(偏二氟乙烯‑六氯丙烯)；所述的高分子溶胀剂为碳酸丙烯酯或聚乙二醇；所述的支持电解质X为四丁基高氯酸铵、高氯酸锂、四丁基氟硼酸铵或四氟硼酸锂；所述的掺杂电解质为1‑丁基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐、1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐、1‑丁基‑3‑甲基咪唑三氟甲磺酸盐或1‑丁基‑3‑甲基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐；所述的电解溶剂X为乙腈、二氯甲烷、异丙醇或乙腈‑二氯甲烷混合溶剂；所述体系A中，高分子增塑剂和高分子溶胀剂的质量比为1：1.5～4；所述体系B中，支持电解质X、掺杂电解质和电解溶剂X的质量比为1：2～5：5～30；所述体系A与体系B的质量比为1：0.22～1.97。(2)正极材料的制备：将电解溶剂A、单体A和支持电解质A混合配制成电解液加入三电极电解池中，在0.7～1.52V条件下采用恒电位法进行聚合反应，当聚合消耗电量达到0.01～0.15C时聚合结束，将电位控制为‑0.2～‑1.2V，对聚合反应后的工作电极进行脱掺杂处理100～300s，用电解溶剂A清洗脱掺杂后的工作电极，之后放入50～80℃真空干燥箱中烘干5～10h，得到所述的正极材料；步骤(2)中，所述的三电极电解池以导电基底为工作电极，所述的导电基底选自ITO玻璃电极、ITO‑PET柔性电极；以金或铂电极为辅助电极；以甘汞电极或银‑氯化银电极为参比电极；所述的电解溶剂A为乙腈、二氯甲烷、乙腈‑二氯甲烷混合液或去离子水；所述的单体A为苯胺或者TBTPA，所述单体A在电解液中的初始浓度为0.01～0.6mol/L；所述的支持电解质A为四丁基高氯酸铵、高氯酸锂、硫酸或四丁基氟硼酸铵，所述支持电解质A在电解液中的浓度为0.01～5mol/L；(3)负极材料的制备：将电解溶剂B、单体B和支持电解质B混合配制成电解液加入三电极电解池中，在0.7～1.52V条件下采用恒电位法进行聚合反应，当聚合消耗电量达到0.01～0.15C时聚合结束，将电位控制为‑0.2～‑0.6V，对聚合反应后的工作电极进行脱掺杂处理100～300s，用电解溶剂B清洗脱掺杂后的工作电极，之后放入50～80℃真空干燥箱中烘干5～10h，得到所述的负极材料；步骤(3)中，所述的三电极电解池以导电基底为工作电极，所述的导电基底选自ITO玻璃电极、ITO‑PET柔性电极；以金或铂电极为辅助电极；以甘汞电极或银‑氯化银电极为参比电极；所述的电解溶剂B为乙腈、二氯甲烷、乙腈‑二氯甲烷混合液或去离子水；所述的单体B为EDOT，所述单体B在电解液中的初始浓度为0.002～0.1mol/L；所述的支持电解质B为四丁基高氯酸铵、高氯酸锂、硫酸或四丁基氟硼酸铵，所述支持电解质B在电解液中的浓度为0.01～1mol/L；(4)单层固体器件的组装：将步骤(1)制得的固体电解质平铺于步骤(2)制得的正极材料上，然后将步骤(3)制得的负极材料覆盖在固体电解质上方，得到具有三层夹心结构的材料，将其置于40～70℃烘箱中加热3～7h，即得所述基于导电聚合物的固体电解质电致变色柔性器件。