[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

说明书

一种电活性聚硅氧烷、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，属于功能高分子材料技术领域。本发明是将电活性的苯胺四聚体(TA)和AIE活性的荧光单体(ZAAT)分别与异氰酸丙基三乙氧基硅烷发生亲核取代反应，生成两种功能化的硅氧烷单体；再在三电极体系的ITO电极上生成电活性聚硅氧烷薄膜(PSZT)。该薄膜表现出优良的电致变色/电致荧光变色行为，通过将能量存储与电致变色/电控荧光功能集成在一起，组装了具有颜色/荧光双指示器的智能对称超级电容器器件，该器件的能量状态可以通过从浅绿黄色到深绿色的颜色改变以及通过荧光开关的开启/关闭来同时显示，提高了单一颜色指示的可靠性。

技术领域

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种以新型的苯胺齐聚物为电活性单元，氰基苯乙烯衍生物为AIE活性荧光基团，通过电化学水解交联制备得到的电活性聚硅氧烷、其薄膜及该薄膜在颜色/荧光双指示的超级电容器中的应用。

背景技术

聚苯胺作为一种导电高分子聚合物，能够在较低的驱动电压下发生氧化还原反应，并伴随着多种颜色的可逆变化。同时可逆的氧化还原性质赋予其优异的赝电容性能，因此，聚苯胺在电致变色、超级电容器储能、智能显示、信息加密、军事伪装等领域展现了巨大的应用。苯胺齐聚物作为后期发展起来的聚苯胺的模型化合物，不仅继承了聚苯胺几乎所有的优势，且其分子可设计性强，溶解加工性能更优异，大大地扩展了苯胺基的高分子功能材料的数量。因此，将苯胺齐聚物链段引入聚合物结构中有望赋予聚合物更优异的电化学性质。

通过分子设计将苯胺齐聚物作为电活性基团与荧光基团连接在一个聚合物体系中，利用电压控制苯胺齐聚物的氧化还原状态与荧光基团发生能量/电子转移作用，进而可逆的调控荧光。在固体荧光方面，具有聚集诱导发光性质(AIE) 的分子结构更有益于获得较高的荧光对比度的智能薄膜材料。在本发明中，我们合成的聚硅氧烷中含有高效固体发光的氰基苯乙烯衍生物作为AIE荧光基团, 旨在提高荧光的对比度。另外，水解交联反应有利于形成微观多孔的、贯通的聚合物网络结构，电解质中离子的嵌入与脱出更加容易，从而有助于电活性聚合物的电化学稳定性、响应速度等方面的提高。

本发明旨在合成一种新型的含有苯胺齐聚物和AIE荧光活性的电活性的聚硅氧烷。该聚合物因含有电活性的苯胺四聚体结构具有优良的赝电容的电荷存储性质。将聚合物通过电化学水解负载在ITO基底上制备成对称的超级电容器，其优良的电致变色/电控荧光性质使得超级电容器的充放电过程通过颜色的改变或荧光的开关实现可视化。将电致变色和电控荧光双重指示的功能集成于一个器件中并应用于超级电容器，其能量可视化可以两种不同的方式实现，提高了电容指示作用的可靠性。另外，在能量存储释放过程中电极材料荧光可逆的开关转换，使得该设备的指示作用甚至可以应用在黑暗的环境中，拓展了其应用的场景。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有苯胺四聚体和AIE活性荧光基团交联多孔的电活性聚硅氧烷、其薄膜及该薄膜在超级电容器的电量存储中颜色/荧光双重指示方面的应用。

本发明所述的含有苯胺四聚体和AIE活性荧光基团的电化学水解交联的电活性聚硅氧烷的合成及结构式如下所示：

其中，