[发明专利]电活性聚硅氧烷、其薄膜制备方法及该薄膜在颜色/荧光双指示的超级电容器中的应用

权利要求书

1.一种电活性聚硅氧烷薄膜的制备方法，其步骤如下：

(1)将0.1mol N-苯基-1,4-对苯二胺溶解在150～180mL的无水乙醚中，将该溶液逐滴添加到1500～2000mL、1.0M盐酸溶液中并搅拌3～5小时；然后将28.0g六水合三氯化铁溶解于100mL、1.0M盐酸溶液中，并在30～40分钟内逐渐滴入N-苯基-1,4-对苯二胺溶液中；继续搅拌3～5小时，通过减压过滤获得粗产品，然后分别用1.0M盐酸洗涤2～4次、1.0M氨水洗涤1～2次，过量的水合肼还原12～20小时，最后经减压过滤真空干燥后得到产物TA；

(2)将2mmol的3-(三乙氧基硅基)异氰酸丙酯和2mmol的TA溶解在DMAc溶液中，氮气气氛下搅拌4～5小时，得到苯胺四聚体官能化的硅氧烷前驱体Si-TA；

(3)将2mmol的9-蒽醛(0.4947g，)和2mmol的对硝基苯乙腈溶于30～50mL乙醇溶液中，加热回流1～2小时，然后加入200～300μL、2M的四丁基氢氧化铵水溶液；将得到的混合物再加热回流12～15小时，过滤得到黄色固体，用乙醇洗涤2～3次，真空干燥后得到黄色中间体(Z)-3-(蒽-9-基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈ZANT；

将2.0mmol的ZANT、0.065g的Pd/C和16.0mmol的N₂H₄.H₂O加入50～70mL无水乙醇中，在N₂气氛下加热回流8～10小时，过滤后得到绿色固体，用乙醇洗涤，将粗产物转移到二氯甲烷中，过滤去除不溶性Pd/C，减压除去溶剂；然后用体积比5～10：1的石油醚和二氯甲烷作为洗脱剂，在硅胶柱上柱层析纯化，真空干燥后得到橙黄色固体，即为(Z)-2-(4-氨基苯基)-3-(蒽-9-基)丙烯腈ZAAT；

(4)将3mmol的3-(三乙氧基硅基)异氰酸丙酯和2mmol的ZAAT溶解在2mL的DMAc溶液中，在70～90℃、N₂气氛下加热搅拌8～10小时；然后加入二氯甲烷并减压浓缩，用柱层析色谱法进一步纯化，石油醚和二氯甲烷为流动相，体积比为2～4：1，得到黄色目标产物，即AIE活性的硅氧烷单体Si-ZAAT；

(5)在N₂气氛中，将总的质量分数为25％的Si-TA和Si-ZAAT的DMAc溶液密封，Si-TA与Si-ZAAT的摩尔比为3：1，室温搅拌1～3小时；然后将所得的Si-TA和Si-ZAAT的混合溶液通过旋涂法沉积在亲水性ITO基底上，并在30～50℃、真空下干燥2～5小时；将上述Si-TA和Si-ZAAT混合物修饰的ITO基底作为工作电极构建三电极电池体系，Ag/AgCl为参比电极，铂丝作为对电极；在0.1M的HCl溶液中，使用循环伏安法从0～0.8V扫描使Si-TA和Si-ZAAT发生水解交联反应，扫描速度为10～100mV/s，从而在ITO基底上得到电活性聚硅氧烷薄膜；

其中，各反应单体其结构如下，

TA的结构式：

Si-TA的结构式：

ZANT的结构式：

ZAAT的结构式：

Si-ZAAT的结构式：

所制备的电活性聚硅氧烷的结构式如下所示：

其中，

2.权利要求1所述方法制备的电活性聚硅氧烷薄膜在颜色/荧光双指示的超级电容器中的应用。

3.如权利要求2所述的电活性聚硅氧烷薄膜在颜色/荧光双指示的超级电容器中的应用，其特征在于：是以两个相同的PSZT/ITO为电极，分别作为超级电容器的正极和负极，PVA/HCl为凝胶电解质；在正极和负极的ITO玻璃面分别贴上铜胶带以降低接触电阻，再将正负和电极的PSZT面均匀的用移液枪涂覆上凝胶电解质，正极和负两极的PSZT面与PSZT面对面粘贴固定1～2小时，固定好后组成对称的超级电容器。

4.如权利要求3所述的电活性聚硅氧烷薄膜在颜色/荧光双指示的超级电容器中的应用，其特征在于：是取6g质量分数37％的浓盐酸，6g PVA溶于10g去离子水，85℃加热3小时，冷却至室温得到PVA/HCl凝胶电解质。