德州A&M大学方磊团队《Mater. Horiz.》: 受聚苯胺启发的导电梯状聚合物的合成和其出色的操作耐久性
2023-07-25 来源:高分子科技
共轭梯状聚合物是一类特殊的大分子,其特点是沿着π-共轭主链有多股共价键。这种独特的结构特点是主链上有一系列不间断的π-共轭环,相邻环至少共享两个共同的原子。这种共轭主链通常赋予共轭梯状聚合物出色的稳定性,即使在极端条件下和在工作装置中亦是如此。此外,梯状结构还可以在电子性能方面提供优势,因为主链的刚性降低了电荷传输过程中的重组能,而共面性促进了电子云的离域化。梯状结构所提供的独特优势也可以用来增强导电高分子,例如聚苯胺衍生物的稳定性和设备性能。
寡聚苯胺和聚苯胺在各种应用中被广泛使用,例如用于商业产品的防静电涂层和防腐蚀涂层,因为其具有氧化还原活性、掺杂后高导电性、成本低廉且易于合成。此外,聚苯胺还显示出作为电池、超级电容器、电致变色器件和传感器等活性材料的巨大潜力。然而,当聚苯胺与酸掺杂,形成的导电态稳定性有限。这种不稳定性影响了基于聚苯胺的器件的长期性能,特别是涉及电致变色或能量存储等氧化还原过程的器件。
图 1. (a) 先前报道的阶梯聚合物f-LPANI和小分子TolMSQ的结构式。(b)本研究中所研究的阶梯聚合物P1a和P1b,以及小分子模型化合物1a、1b和1c的结构式。
图 2. (a) 等当量的PTSA混合1a_PB 与P1a_PB, 获得的导电态1a_PS(左)和1a_PS(右)的温度变化磁化率;(b) Polybot自动化导电性筛选的工作流程;(c) 由Polybot测量的导电性数据点图。
图 3. 随时间变化的UV-vis-NIR吸收强度图谱(254 nm和365 nm UV照射(10 mW cm?1)):(a) P1a_PB + 4当量的PTSA(P1a_PS)薄膜;(b) PEDOT:PSS薄膜;以及(c) PEDOT:PSS + 4当量的PTSA薄膜。插图为相应的随时间变化的UV-vis-NIR吸收光谱。
图 4. (a) 超级电容器测量的设置。(b) 聚苯胺和P1a在1.7 V范围内的三电极循环伏安(CV)曲线。(c) 两电极聚苯胺和P1a器件在0.2 ~ 2V和0.2 ~ 2.2V范围内的循环次数与容量的图谱。
原文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/mh/d3mh00883e/unauth
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