[發明專利]電活性聚硅氧烷、其薄膜制備方法及該薄膜在顏色/熒光雙指示的超級電容器中的應用

有效

• 申請號: 202010146144.3
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111320756B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 晁單明;張英超;朱梅華;劉新才
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C08G77/26
• 分類號: C08G77/26;H01G11/48;H01G11/86
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

一種電活性聚硅氧烷、其薄膜制備方法及該薄膜在顏色/熒光雙指示的超級電容器中的應用，屬于功能高分子材料技術領域。本發明是將電活性的苯胺四聚體(TA)和AIE活性的熒光單體(ZAAT)分別與異氰酸丙基三乙氧基硅烷發生親核取代反應，生成兩種功能化的硅氧烷單體；再在三電極體系的ITO電極上生成電活性聚硅氧烷薄膜(PSZT)。該薄膜表現出優良的電致變色/電致熒光變色行為，通過將能量存儲與電致變色/電控熒光功能集成在一起，組裝了具有顏色/熒光雙指示器的智能對稱超級電容器器件，該器件的能量狀態可以通過從淺綠黃色到深綠色的顏色改變以及通過熒光開關的開啟/關閉來同時顯示，提高了單一顏色指示的可靠性。

技術領域

本發明屬于功能高分子材料技術領域，具體涉及一種以新型的苯胺齊聚物為電活性單元，氰基苯乙烯衍生物為AIE活性熒光基團，通過電化學水解交聯制備得到的電活性聚硅氧烷、其薄膜及該薄膜在顏色/熒光雙指示的超級電容器中的應用。

背景技術

聚苯胺作為一種導電高分子聚合物，能夠在較低的驅動電壓下發生氧化還原反應，并伴隨著多種顏色的可逆變化。同時可逆的氧化還原性質賦予其優異的贗電容性能，因此，聚苯胺在電致變色、超級電容器儲能、智能顯示、信息加密、軍事偽裝等領域展現了巨大的應用。苯胺齊聚物作為后期發展起來的聚苯胺的模型化合物，不僅繼承了聚苯胺幾乎所有的優勢，且其分子可設計性強，溶解加工性能更優異，大大地擴展了苯胺基的高分子功能材料的數量。因此，將苯胺齊聚物鏈段引入聚合物結構中有望賦予聚合物更優異的電化學性質。

通過分子設計將苯胺齊聚物作為電活性基團與熒光基團連接在一個聚合物體系中，利用電壓控制苯胺齊聚物的氧化還原狀態與熒光基團發生能量/電子轉移作用，進而可逆的調控熒光。在固體熒光方面，具有聚集誘導發光性質(AIE) 的分子結構更有益于獲得較高的熒光對比度的智能薄膜材料。在本發明中，我們合成的聚硅氧烷中含有高效固體發光的氰基苯乙烯衍生物作為AIE熒光基團, 旨在提高熒光的對比度。另外，水解交聯反應有利于形成微觀多孔的、貫通的聚合物網絡結構，電解質中離子的嵌入與脫出更加容易，從而有助于電活性聚合物的電化學穩定性、響應速度等方面的提高。

本發明旨在合成一種新型的含有苯胺齊聚物和AIE熒光活性的電活性的聚硅氧烷。該聚合物因含有電活性的苯胺四聚體結構具有優良的贗電容的電荷存儲性質。將聚合物通過電化學水解負載在ITO基底上制備成對稱的超級電容器，其優良的電致變色/電控熒光性質使得超級電容器的充放電過程通過顏色的改變或熒光的開關實現可視化。將電致變色和電控熒光雙重指示的功能集成于一個器件中并應用于超級電容器，其能量可視化可以兩種不同的方式實現，提高了電容指示作用的可靠性。另外，在能量存儲釋放過程中電極材料熒光可逆的開關轉換，使得該設備的指示作用甚至可以應用在黑暗的環境中，拓展了其應用的場景。

發明內容

本發明的目的是提供一種含有苯胺四聚體和AIE活性熒光基團交聯多孔的電活性聚硅氧烷、其薄膜及該薄膜在超級電容器的電量存儲中顏色/熒光雙重指示方面的應用。

本發明所述的含有苯胺四聚體和AIE活性熒光基團的電化學水解交聯的電活性聚硅氧烷的合成及結構式如下所示：

其中，