[发明专利]一种聚双噻吩吡咯及其制备方法及利用其制备的聚双噻吩吡咯/阵列式TiO2纳米管

说明书

技术领域

本发明涉及电致变色聚合物及其制备。

背景技术

电致变色聚合物在性能和多显色结构应用研究方面已经成为当今研究的电致变色材料的热点。随着步入信息化时代，有机光电子学已形成一个有机化学、物理学、信息电子科学和材料科学等诸多学科相互交叉的新兴研究领域。特别是以有机电致发光器件(OLED)、有机光伏器件(OPV)和有机场效应晶体管(OTFT)为代表的有机光电功能材料和器件在新型平板显示、固体照明、柔性显示、高密度信息传输与存储、新能源和光化学利用等领域显现了广阔的应用前景。具有电致变色，电致发光性能的聚双噻吩吡咯/TiO₂纳米管的存在必将使显示和传感领域迸发出蓬勃的生命力，其在显示和传感领域均表现出突出的优越性和广阔的开发应用前景。

由于噻吩、三苯胺和咔唑都具有良好的电致变色性能，三苯胺和咔唑和含有双噻吩物质反应形成共平面的聚合物能够降低体系能量，电子易传输使电化学效应更加明显，并且具有高导电率、随电压快速变换颜色以及良好的环境稳定性而务受关注，在太阳能电池、神经探针、电致变色材料和器件的开发等方面具有良好的应用前景。大量的文献报道聚噻吩和聚吡咯衍生物是通过化学氧化法或者电化学氧化法获得的,但又会导致它们的加工和光学等性能变得更差,进而限制了它们的应用。研究发现,含有杂环的二聚体或三聚体(比如二噻吩、三噻吩、二噻吩基吡咯等)可以在不损害其加工性能和光学性能的情况下降低其氧化还原电位,获得较低的能隙(Eg),且聚合物仍能保持良好的电致变色性能和成膜性能。正因为如此,越来越多研究者开始关注二噻吩基吡咯衍生物的合成研究与应用。而单纯的双噻吩类聚合物电极却由于聚合物电子传输性能差导致的存在着变色效率差(50％以下)，变色速率慢(3s以上),成膜性差的缺点，因而如何解决这样的问题成为了现在人们研究的重点。

发明内容

本发明要解决现有的双噻吩类聚合物电子传输性能较差，存在着变色效率差，变色速率慢的问题，而提供一种聚双噻吩吡咯及其制备方法及利用其制备的聚双噻吩吡咯/阵列式TiO₂纳米管。

一种聚双噻吩吡咯，其特征在于一种聚双噻吩吡咯的结构通式为：

所述的n为1≤n≤100。

一种聚双噻吩吡咯的制备方法是按以下步骤进行：

一、双傅氏反应：①、在氮气气氛下，将无水三氯化铝溶解于二氯甲烷中，得到混合物A；所述的无水三氯化铝的质量与步骤一①中的二氯甲烷的体积比为1g:(3.7～5.5)mL；②、在氮气气氛下，将噻吩和琥珀酰氯溶解于二氯甲烷中，得到混合物B；所述的噻吩与琥珀酰氯的摩尔比为(2～3):1；所述的噻吩与步骤一②中的二氯甲烷的体积比为1:(2.5～3.0)；③、在氮气气氛下，将混合物B滴加到混合物A中，用薄层色谱法监测反应进程至反应物消失，反应结束，得到混合物C；所述的混合物A与混合物B的体积比为1:(1～1.5)；④、将混合物C静置分层，以二氯甲烷为萃取剂进行萃取，得到有机层，再向有机层中加入质量百分数为10％～12％的盐酸、质量百分数为10％～12％的碳酸氢钠溶液和水进行洗涤，并使用无水硫酸镁干燥，然后再以二氯甲烷为淋洗液，以硅胶为固定相进行柱层分离，最后利用旋转蒸发仪蒸发溶剂及真空干燥，得到1,4-二噻吩-1,4-二丁酮；

二、制备双叔丁基三苯胺基-2,5-二噻吩吡咯：在氮气气氛下，将1,4-二噻吩-1,4-二丁酮与4-氨基-双叔丁基三苯胺及对甲苯磺酸溶于甲苯溶液中，并回流冷凝反应，回流冷凝反应的时间为3天～4天，用薄层色谱法监测反应进程至反应物消失，反应结束，然后利用旋转蒸发仪蒸发溶剂，得粗产品A，将粗产品A溶解于二氯甲烷中，过滤并利用旋转蒸发仪蒸发溶剂，得到粗产品B，然后以二氯甲烷为淋洗液，以硅胶为固定相进行柱层分离，再以二氯甲烷与石油醚的体积比为2:1的混合物为淋洗液，以硅胶为固定相进行柱层分离，得到棕黄色双叔丁基三苯胺基-2,5-二噻吩吡咯；

所述的1,4-二噻吩-1,4-二丁酮与4-氨基-双叔丁基三苯胺的摩尔比为1:(1～1.2)；所述的1,4-二噻吩-1,4-二丁酮的物质的量与甲苯溶液的体积比为1mol:(15～20)mL；所述的1,4-二噻吩-1,4-二丁酮与对甲苯磺酸的摩尔比为1:(0.05～0.08)；