摘要:
隨著化石燃料的日益枯竭,人類社會(huì)對(duì)能源的需求在不斷增長(zhǎng)。為了平衡能量應(yīng)用需求并提升能量使用效率,開發(fā)高效能量轉(zhuǎn)換材料與電化學(xué)儲(chǔ)能材料成為當(dāng)前研究的重要課題。導(dǎo)電聚合物基電極材料面臨著相應(yīng)儲(chǔ)能器件能量密度、功率密度、循環(huán)性能不高的挑戰(zhàn),需進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性提高電導(dǎo)率、改善界面性質(zhì)。鑒于共軛高分子的電子結(jié)構(gòu)、光學(xué)及電化學(xué)性質(zhì)由共軛鏈骨架結(jié)構(gòu)決定,對(duì)導(dǎo)電共軛聚合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾以提升其電荷傳輸性能和載流子遷移率,進(jìn)而設(shè)計(jì)合成新型高遷移率導(dǎo)電聚合物基共軛聚合物是提高相應(yīng)器件特性的關(guān)鍵所在。已有研究大多借助復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)提升遷移率,設(shè)計(jì)合成了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,有助提升電荷遷移的新型窄帶隙聚聯(lián)苯胺基共軛聚合物聚物。通過光譜學(xué)及電化學(xué)方法對(duì)材料結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了表征分析。采用核磁共振氫譜、紅外光譜,X射線粉末衍射對(duì)單體及聚合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,通過紫外光譜、紫外可見漫反射、循環(huán)伏安、計(jì)時(shí)電位、交流阻抗對(duì)其進(jìn)行了光學(xué)及電化學(xué)性能測(cè)試。結(jié)果表明,成功制得具有預(yù)期結(jié)構(gòu)的共軛聚合物,所得聚合物結(jié)晶性較佳,光學(xué)帶隙E^(opt)_(g)為1.85 eV,HOMO及LUMO能級(jí)分別為-5.44和-3.59 eV,前者高于,后者則低于大部分文獻(xiàn)值,呈現(xiàn)可同時(shí)促進(jìn)p-型和n-型摻雜的結(jié)構(gòu)特性,具備增強(qiáng)材料容納電荷能力的性能優(yōu)勢(shì)。聚合物儲(chǔ)能特性受化學(xué)結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)及微觀形貌綜合影響。改善材料微觀結(jié)構(gòu)特性有助于提升其電子電導(dǎo)率,但層狀致密塊體形貌特征又使其離子電導(dǎo)率受限。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示,聚合物具有一定電化學(xué)活性,具有較小的電荷轉(zhuǎn)移阻抗,具備基本滿足使離子順利擴(kuò)散的條件,0.05 A·g^(-1)時(shí)的放電比電容達(dá)256.6 F·g^(-1)。研究結(jié)果表明,制得的聯(lián)苯胺基窄帶隙共軛聚合物在光電轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)能及微型電子器件中有廣闊的應(yīng)用前景。