전기변색소자 실험 실험 및 고찰

소개

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목차

[실험1] Synthesis of Di-hexyl Viologen as electrochromic compound
- Electrochromic compound
- Viologen
- 실험방법
- 수득률

[실험2] Ion gel preparation
- Ion gel preparation
- 실험방법

[실험3] Electrochromic Device (ECD) fabrication
- Electrochromic Device (ECD) fabrication
- Cyclic voltammetry
- Spectroelectrochemistry

[토론]

[참고문헌]

본문내용

- Electrochromic compound
전기변색이란 전기화학적 반응에 의해 물질의 색이나 투명도가 가역적으로 변하는 현상을 말한다. 이 반응에는 산화, 환원 반응이 있는데 일반적인 화학반응과 달리 전자의 이동이 개입된다. 또한 일반적인 결합이 아닌 터널링이라는 현상에 의해 전자의 전달이 일어나므로 반응의 범위가 전자의 출입이 가능한 전극의 근처 범위로 제한된다. 이러한 현상을 활용한 전기변색 소자는 구동전압이 낮으며 색 대비가 좋다는 장점을 갖고 있어 전기변색 거울, 스마트 윈도우 등과 같이 이미 상용화된 것들 외에도 연구가 진행중인 투명 또는 반사형 디스플레이에도 활용이 가능하다.
- Viologen
(C5H4NR)2n+의 형태를 갖는 유기화합물로 낮은 전압에서 라디칼 이온으로 쉽게 환원되고 환원된 라디칼 이온은 청색 또는 보라색을 나타낸다. 또한 이 물질은 산화시키는 상태에 따라 나타내는 색이 다른데, 먼저 +2의 산화 상태가 가장 안정한 상태로 색을 띠지 않는다. 다음으로 환원이 일어나 +1가의 라디칼 양이온이 되면 진한 색을 나타낸다. 이때 나타나는 색은 치환기에 따라 달라지므로 치환기를 바꿔 줌으로 색을 조절할 수 있다. 마지막으로 중성상태는 약한 색을 나타낸다. 아래의 그림1은 viologen의 3가지 산화 상태를 나타낸 것이다.

- 실험방법
1) [DHV][Br]2
4,4-bipyridine 1g과 1-bromohexane 2.64g을 acetonitrile 20ml가 들어있는 둥근 플라스크 안에 넣고 90도 nitrogen 기체 환경에서 24시간 동안 교반한다.

참고자료

· 전기변색 고분자 및 소자 (황영규, 고흥조, 고분자과학과 기술 제20권 4호 2009년, 8월 pp307~313)
· 차세대 다기능 전기변색 소자 (윤태용, 문홍철, 공업화학 전망, 제23권 제2호, 2020, pp12~22)
· 열처리 및 바이올로젠 도입에 따른 TiO2 나노튜브의 전기변색 특성 (차형철, 나윤채, J Korean Powder Metall. Inst, Vol. 23, No. 2, 2016, pp102~107)
· 대칭, 비대칭 viologen 유도체의 전기변색특성 (박철, 김성훈, 배진석, 황석환, 권태선, 도명기, Journal of the Korean Chemical Society, 1996, Vol. 40, No. 11, pp686~691)
· Organic electrochromic molecules: synthesis, properties, applications and impact (degruyter.com)
· Typical structure of an electrochromic device.: | Download Scientific Diagram (researchgate.net)