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Synthesis and characterization of D-A type electrochromic polymers based on planar monomers: Cyclopenta[2,1-b;3,4-b′]dithiophene and tris(thienothiophene) as electron donors, diketopyrrolopyrrole as electron acceptor
Synthetic Metals ( IF 4.4 ) Pub Date : 2021-07-02 , DOI: 10.1016/j.synthmet.2021.116839
Yueqiang Ma 1 , Yuchang Du 2 , Chunxia Li 1 , Yan Zhang 1 , Hongmei Du 1 , Jinsheng Zhao 1 , Junhong Zhang 1 , Yu Xie 3
Affiliation  

In this work, starting from cyclopenta[2,1-b;3,4-b′]dithiophene (CPDT) and tris(thienothiophene) (3TT) as donor units, and diketopyrrolopyrrole (DPP) as the acceptor unit, three new solution-processable donor-acceptor conjugated copolymers (P1, P2, P3) were successfully synthesized through the palladium-catalyzed Stille coupling reaction. The monomer molar feeding ratios (CPDT:DPP:3TT) of the three polymers are 3:2:1, 2:1:1, 3:1:2, respectively, which are named as PCPT-1, PCPT-2, and PCPT-3. For comparison purpose, we also synthesized the binary copolymers between CPDT and DPP (PCP), CPDT and 3TT (PCT), and compared their properties with the ternary copolymers. The optical band gaps of the five polymers were all lower than 1.9 eV, and they all showed abundant color changes. During the oxidation process, PCPT-1 changed from purple to cyan-gray and turned to earthy brown finally, PCPT-2 changed from purple in a neutral state to blue-gray in an oxidized state. Similarly, PCPT-3 turned from purple to cement gray and finally oxidized to light blue. PCP polymer changed from dark green in a neutral state to cement gray in an oxidized state, PCT polymer changed from purple in a neutral state to Light gray purple in an oxidized state. The electrochromic kinetic performance study showed that the response time of the five polymers was about 1 s within a 4-second interval. In the dynamic stability test of 750 cycles (6000 s), the five polymers demonstrated good stability. The contrast retention of polymer PCPT-2 at 570 nm reached to as high as 96.17%.



中文翻译:

基于平面单体的DA型电致变色聚合物的合成和表征:环戊二烯[2,1-b;3,4-b']二噻吩和三(噻吩并噻吩)作为电子供体,二酮吡咯并吡咯作为电子受体

在这项工作中,以环戊二烯[2,1-b;3,4-b']二噻吩(CPDT)和三(噻吩并噻吩)(3TT)为供体单元,二酮吡咯并吡咯(DPP)为受体单元,三个新的解决方案通过钯催化的Stille偶联反应成功合成了可加工的供体-受体共轭共聚物(P1、P2、P3)。三种聚合物的单体摩尔投料比(CPDT:DPP:3TT)分别为3:2:1、2:1:1、3:1:2,分别命名为PCPT-1、PCPT-2和PCPT-3。为了比较,我们还合成了 CPDT 和 DPP (PCP)、CPDT 和 3TT (PCT) 的二元共聚物,并将它们的性能与三元共聚物进行了比较。五种聚合物的光学带隙均低于 1.9 eV,均表现出丰富的颜色变化。在氧化过程中,PCPT-1由紫色变为青灰色,最后变为土褐色,PCPT-2由中性状态的紫色变为氧化状态的蓝灰色。同样,PCPT-3从紫色变成水泥灰色,最后氧化成浅蓝色。PCP聚合物由中性状态的深绿色变为氧化状态的水泥灰色,PCT聚合物由中性状态的紫色变为氧化状态的浅灰紫色。电致变色动力学性能研究表明,五种聚合物的响应时间在 4 秒间隔内约为 1 秒。在 750 次循环(6000 秒)的动态稳定性测试中,五种聚合物表现出良好的稳定性。聚合物 PCPT-2 在 570 nm 处的对比度保留率高达 96.17%。PCPT-2从中性状态的紫色变为氧化状态的蓝灰色。同样,PCPT-3从紫色变成水泥灰色,最后氧化成浅蓝色。PCP聚合物由中性状态的深绿色变为氧化状态的水泥灰色,PCT聚合物由中性状态的紫色变为氧化状态的浅灰紫色。电致变色动力学性能研究表明,五种聚合物的响应时间在 4 秒间隔内约为 1 秒。在 750 次循环(6000 s)的动态稳定性测试中,五种聚合物表现出良好的稳定性。聚合物 PCPT-2 在 570 nm 处的对比度保留率高达 96.17%。PCPT-2从中性状态的紫色变为氧化状态的蓝灰色。同样,PCPT-3从紫色变成水泥灰色,最后氧化成浅蓝色。PCP聚合物由中性状态的深绿色变为氧化状态的水泥灰色,PCT聚合物由中性状态的紫色变为氧化状态的浅灰紫色。电致变色动力学性能研究表明,五种聚合物的响应时间在 4 秒间隔内约为 1 秒。在 750 次循环(6000 s)的动态稳定性测试中,五种聚合物表现出良好的稳定性。聚合物 PCPT-2 在 570 nm 处的对比度保留率高达 96.17%。PCT聚合物从中性状态的紫色变为氧化状态的浅灰紫色。电致变色动力学性能研究表明,五种聚合物的响应时间在 4 秒间隔内约为 1 秒。在 750 次循环(6000 s)的动态稳定性测试中,五种聚合物表现出良好的稳定性。聚合物 PCPT-2 在 570 nm 处的对比度保留率高达 96.17%。PCT聚合物从中性状态的紫色变为氧化状态的浅灰紫色。电致变色动力学性能研究表明,五种聚合物的响应时间在 4 秒间隔内约为 1 秒。在 750 次循环(6000 s)的动态稳定性测试中,五种聚合物表现出良好的稳定性。聚合物 PCPT-2 在 570 nm 处的对比度保留率高达 96.17%。

更新日期:2021-07-02
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