Electrochromism of the Carbazole Derivatives with Viologen Pendants
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 이후성
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 200508
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 화학
- 식별자(기타) 000000084683
- 본문언어 한국어
초록/요약
전기 변색 성질을 연구할 때, 색 변화의 정도를 측정해야 한다. 이를 측정하기 위해 가장 보편적으로 사용되는 것이 contrast ratio (CR)이다. CR은 colored상태와 bleached상태의 색의 세기의 비이다. CR은 전기 변색 소자나 전기 변색 물질의 코팅 정도에 따라 결정된다. 따라서 전기 변색 물질의 CR은 소자를 어떻게 구성하냐에 따라 달라진다. 본 연구에서는 한 번의 실험으로 contrast가 최대가 되는 필름 두께를 예측 할 수 있는 편리하고 체계적인 방법을 제시하고 이를 증명하기 위해 전기 변색 물질로 잘 알려진 PEDOT을 가지고 실험하였다. 필름 두께는 순환 전압 전류법으로 순환 횟수를 달리 하여 다양하게 조절해 주고, 이때의 훑기 속도도 20 mV/s, 50 mV/s로 다양하게 해 주었다. 실험으로부터 얻은 contrast와 본 연구에서 고안한 방법으로 얻은 contrast를 비교한 결과 같거나 거의 비슷한 값을 나타내었다. 또한 본 연구에서는 다양한 전위에서 여러 가지 색을 나타내는 다중 전기 변색 성질을 갖는 전도성 고분자에 대하여 연구하였다. 다중 전기 변색 성질을 갖게 하기 위해서, carbazole에 viologen을 곁사슬로 붙여 N-{6-(9-carbazolyl)}hexyl-N’-methyl-4,4’-bipyridinium bishexafluorophosphate (CHV)를 합성였다. 이 단량체는 백금 와이어 전극과 ITO전극 표면에서 전기 화학적 중합이 가능하였다. 고분자의 전기 화학적 성질과 전기 변색 성질을 순환 전압 전위법과 전기 화학 분광법으로 측정하였다. 중합된 고분자는 viologen과 carbazole의 전기 화학적 성질을 독립적으로 모두 나타내었다. 이 고분자는 중성일 때 투명색이고 carbazole이 산화되는 전위에서 녹색으로 변색되며, viologen이 환원되는 전위에서 자주색을 띤다. 물질에 환원성 전기 변색 부분과 산화성 전기 변색 부분이 있는 특성을 살려 복합형 전기 변색 소자를 구성 하여 contrast를 46% 까지 높여주었다.
more초록/요약
When reporting electrochomic properties, it is required to give a quantitative measure of intensity of the color change. The most commonly used quantity is the contrast ratio (CR). It is the ratio of the diffuse reflectance (or transmittance) of the colored state to that of the bleached state. As CR is determined by the structure of the device such as the thickness of the electrochromic coating, it is a device characteristics rather than a material characteristics. Thus the CR values based on the same electrochromic material can vary from device to device. Besides, the optimum thickness of the electrochromic coatings used to be determined by trial-and-error basis. In this research, we propose a very convenient and systematic method to predict the optimum thickness (OT) as well as the maximum value of electrochromic contrast. The quantity OT is a material characteristics which is independent of the device. In order to demonstrate the usefulness of the method, we carried out EC experiments using a well-known EC polymer, PEDOT. It was known that carbazole derivatives are soluble and colorless whereas films of radical cation generated oxidatively form a highly colored precipitate on the electrodes. Viologen is also a well known electroactive material with three different oxidation states, V2+, V0+, V0 . We synthesized a polycarbazole derivative with viologen pendants by electropolymerization of the monomer N-{6-(9-carbazolyl)}hexyl-N’-methyl-4,4’-bipyridinium bishexafluorophosphate (CHV) in order to develop a high contrast ratio and multi electrochromic material. We found the condition in which the two moieties(carbazole and viologen) of PCHV have independent electrochemical behavior. We prepared a single-type and a dual-type ECDs based on this material. The polymer turned from the transparent neutral state to green at the oxidation potential of carbazole and to violet at the reduction potential of viologen units. In dual-type ECD, the contrast was 46%.
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