(Luận văn) nghiên cứu tổng hợp các vật liệu điện sắc của viologen định hướng ứng dụng trong lĩnh vực quang điện tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN PHÙNG THỊ YẾN NHI lu an n va gh tn to NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC HỆ VẬT LIỆU ĐIỆN p ie SẮC CỦA VIOLOGEN ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG d oa nl w TRONG LĨNH VỰC QUANG ĐIỆN TỬ nf va an lu z at nh oi lm ul LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC z m co l gm @ an Lu Bình Định, Năm 2021 n va ac th si BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN PHÙNG THỊ YẾN NHI lu an n va gh tn to NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC HỆ VẬT LIỆU ĐIỆN p ie SẮC CỦA VIOLOGEN ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG d oa nl w TRONG LĨNH VỰC QUANG ĐIỆN TỬ an lu : Hóa lí thuyết hóa lí Mã số : 8440119 nf va Chuyên ngành z at nh oi lm ul z Ngƣời hƣớng dẫn 1: TS HUỲNH THỊ MIỀN TRUNG @ m co l gm Ngƣời hƣớng dẫn 2: TS NGUYỄN LÊ TUẤN an Lu n va ac th si LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu điện sắc viologen định hƣớng ứng dụng lĩnh vực quang điện tử” kết nghiên cứu riêng Các số liệu, kết dùng luận văn trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu Học viên lu an n va Phùng Thị Yến Nhi p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Huỳnh Thị Miền Trung TS Nguyễn Lê Tuấn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, bảo động viên hồn thành tốt luận văn Trong q trình thực luận văn, nhận nhiều quan tâm, hỗ trợ tạo điều kiện thầy cô khoa Khoa học Tự nhiên - Trường Đại học Quy Nhơn Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành tới quý thầy cô Tôi xin cảm ơn bạn nhóm nghiên cứu hỗ trợ, giúp đỡ để tơi lu an hồn thành luận văn n va Mặc dù, trình thực luận văn tơi cố gắng có tn to thể khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận thông gh cảm ý kiến đóng góp q báu từ q thầy để luận văn hồn p ie thiện w Tơi xin chân thành cảm ơn! d oa nl Học viên nf va an lu Phùng Thị Yến Nhi z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC C C HIỆU C C CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC C C BẢNG BIỂU SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài lu Mục đích nghiên cứu an Đối tượng phạm vi nghiên cứu va n Phương pháp nghiên cứu gh tn to Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài ie CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN p 1.1 Điện hóa học bề mặt phân cách rắn/lỏng nl w 1.1.1 Nhiệt động học điện hóa d oa 1.1.2.Các mơ hình mặt phân cách rắn/lỏng an lu 1.1.3 Quá trình hấp phụ chất hữu bề mặt nf va 1.1.4 Động học điện hóa lm ul 1.2 Giới thiệu vật liệu điện sắc z at nh oi 1.2.1 Khái niệm tượng điện sắc 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động vật liệu điện sắc 10 1.3 Giới thiệu viologen 12 z @ 1.3.1.Tổng quan viologen 12 l gm 1.3.2 Tính chất viologen 12 co 1.3.3 Phân loại viologen 15 m 1.3.4 Đặc điểm cấu tạo DBV DEV 16 an Lu 1.3.5 Ứng dụng vật liệu sở viologen 17 n va ac th si 1.4 Indium tin oxide (ITO) 18 1.5 Cơ sở lý thuyết phương pháp chế tạo đặc trưng vật liệu 18 1.5.1 Phương pháp quét tuần hoàn 18 1.5.2 Phương pháp đo dòng - thời gian 21 1.5.3 Phương pháp phổ UV-Vis 21 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 23 2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị chế tạo mẫu 23 2.1.1 Hóa chất 23 lu 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 23 an 2.2 Tổng hợp vật liệu phương pháp điện hóa 23 va n 2.2.1 Chuẩn bị dung dịch điện phân 23 gh tn to 2.2.2 Xử lý điện cực ITO 25 ie 2.2.3 Chuẩn bị tế bào điện hóa 25 p 2.2.4 Thực phép đo 26 ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 nl w CHƢƠNG 3: d oa 3.1 Tính chất điện hóa điện sắc viologen 27 an lu 3.1.1 Hệ cấu tử DBV, DEV 27 nf va 3.1.2 Hệ hỗn hợp cấu tử DBV DEV 29 lm ul 3.2 Tổng hợp vật liệu màng điện sắc phương pháp đo dòng - thời gian z at nh oi CA 31 3.2.1 Tổng hợp vật liệu màng điện sắc DBV/ITO 31 3.2.2 Tổng hợp vật liệu màng điện sắc DEV/ITO 32 z 3.3 Sự ảnh hưởng nồng độ viologen dung dịch lên tính chất @ l gm điện sắc vật liệu màng DBV/ITO DEV/ITO 34 co 3.4 Khảo sát tính chất quang vật liệu màng DBV/ITO phương m pháp UV-Vis 36 an Lu 3.5 Khảo sát khả ứng dụng vật liệu màng điện sắc viologen 38 n va ac th si KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si DANH MỤC C C STT HIỆU C C CHỮ VIẾT TẮT Tên Viết tắt Trang lu dibenzyl viologen DBV 2 diethyl viologen DEV Phương pháp quét vòng tuần hoàn CV Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến UV-Vis Phương pháp đo dòng-thời gian CA Indium Tin Oxide ITO an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si DANH MỤC C C BẢNG BIỂU SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ lu an n va Trang 8 11 12 13 14 17 17 p ie gh tn to Số hiệu bảng, biểu, Tên bảng, biểu, sơ đồ, hình vẽ sơ đồ, hình vẽ Sơ đồ cấu tạo lớp điện kép kiểu Helmholtz Hình 1.1 Hình 1.2 Biến thiên bước nhảy điện theo khoảng cách đến điện cực Hình 1.3 Mơ hình Stern Hình 1.4 Sự hấp phụ đặc trưng anion bề mặt điện cực Hình 1.5 Mơ hình tự xếp phân tử hữu lớp anion Hình 1.6 Sơ đồ thiết bị điện sắc Hình 1.7 Cơng thức cấu tạo viologen Hình 1.8 Ba trạng thái oxi hóa khử viologen Hình 1.9 Các trạng thái oxi hóa methyl viologen Hình 1.10 Cơng thức cấu tạo DBV DEV Hình 1.11 Mặt cắt ngang bảng điện sắc thay đổi từ suốt sang mờ đục Một điện áp áp dụng điện cực dẫn dòng ion từ lớp lưu trữ ion, qua chất điện giải vào lớp điện sắc Hình 1.12 Nguyên tắc hoạt động hệ điện cực: CE, WE, RE Hình 1.13 Hình dạng đường cong phân cực Hình 2.1 Điện cực ITO với kích thước 1x2 cm Hình 2.2 Tế bào điện hóa ba điện cực Hình 2.3 Hệ ba điện cực kết hợp với potentiostat phép đo điện hóa Hình 3.1 CV ITO dung dịch H2SO4 , DBV DEV Hình 3.2 Sự biến đổi màu sắc màng DBV theo điện điện cực ITO Hình 3.3 Sự biến đổi màu sắc màng phân tử DEV theo điện điện cực ITO Hình 3.4 Sự biến đổi màu sắc màng hỗn hợp DBV DEV theo điện điện cực ITO Hình 3.5 CV ITO dung dịch hỗn hợp DBV DEV 2,5mM oa nl w d 20 an lu nf va 21 25 25 26 z at nh oi lm ul 27 z 28 gm @ 29 l m co 30 an Lu 30 n va ac th si Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 lu an Hình 3.11 n va gh tn to Hình 3.12 p ie Hình 3.13 d oa nl w Hình 3.14 Hình 3.15 Màu sắc phân tử viologen khoảng khác Quá trình hình thành phá vỡ màng phân tử DBV+ /ITO DBV0/ITO ITO kiểm soát phương pháp CA Sự tạo màu màu xanh lam màng DEV+ /ITO Quá trình tạo màng phá vỡ màng phân tử DEV + DBV ITO kiểm soát phương pháp CA CV ITO dung dịch DBV nồng độ khác (a), Cường độ màu DBV/ITO nồng độ khác (b) CV ITO dung dịch DBV nồng độ khác (a), Cường độ màu ITO/DBV nồng độ khác (b) Phổ UV-Vis vật liệu màng DBV/ITO giá trị điện cực khác Thí nghiệm mơ ảnh hưởng màu sắc kính riêng tư khơng gian phía sau kính Mơ hình thiết bị điện sắc Quá trình chuyển đổi màu sắc hệ vật liệu DBV theo điện thiết bị điện sắc NSF:ITO/DBV Quá trình xuất màu màu (coloring decoloring process) thiết bị điện sắc QNU:ITO/DBV Mô hình Smart roof Ảnh hưởng thay đổi màu sắc thay đổi màu sắc đến cường độ ánh sáng xuyên qua vật liệu thiết bị điện sắc smart-roof:ITO/DBV 31 32 33 33 34 35 36 39 39 40 40 nf va lm ul 41 41 z at nh oi Hình 3.17 Hình 3.18 an lu Hình 3.16 z m co l gm @ an Lu n va ac th si 36 3.4 Khảo sát tính chất quang vật liệu màng DBV/ITO phƣơng pháp UV-Vis Phương pháp phổ UV-Vis sử dụng để khảo sát tính chất quang vật liệu màng DBV/ITO Trong phép đo này, hệ điện hóa điện cực nối với potentiostat hệ đo UV-Vis nhằm trực tiếp khảo sát tính chất quang vật liệu màng điện khác Theo đó, điện cực ITO áp giá trị xác định (i) mạch hở (OCP); (ii) điện mà phân tử hấp phụ bề mặt tồn dạng dication DBV2+ (- 0,2 V); (iii) điện lu mà phân tử hấp phụ bề mặt tồn trạng thái DBV+ (- 0.8V) (iv) an va điện phân tử hấp phụ tồn dạng DBV0 (-1.0 V) Dung dịch điện n phân chứa phân tử DBV2+ môi trường H2SO4 Điện cực ITO gh tn to trường hợp mẫu phép đo UV-Vis, đồng thời đóng vai trị điện p ie cực làm việc hệ điện hóa điện cực (với điện cực đối Pt điện cực so sánh Ag/AgCl) Phép đo phổ hấp thụ thực vùng ánh sáng d oa nl w khả kiến 350  700 nm Kết trình bày Hình 3.12 nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ Hình 3.12 Phổ UV-Vis vật liệu màng DBV/ITO giá trị điện cực an Lu khác n va ac th si 37 Khi điện cực ITO chưa áp (chưa nối mạch), tức mạch hở, hình ảnh phổ cho thấy điện cực ITO khơng hấp thụ bước sóng vùng khảo sát (đường màu đen) Khi điện cực áp điện có giá trị E = -0.2V vs Ag/AgCl, giá trị điện mà phân tử hấp thụ tồn dạng dication DBV2+, hình dạng phổ UV-Vis (đường màu đỏ) tương đồng với trường hợp mạch hở Như vậy, trạng thái oxi hóa DBV2+ phân tử hữu khơng thể tính chất quang Do đó, khơng thể quan sát thay đổi màu sắc trình bày phần 3.1 Tuy nhiên, lu điện cực áp điện E = -0.8 V vs Ag/AgCl, vùng mà phân tử an va DBV2+ bị khử thành DBV+, có xuất dải hấp phụ với đỉnh phổ n 540 nm (đường màu xanh) Tương ứng với điều kiện thực nghiệm này, gh tn to màu điện cực quan sát màu tím Nếu điện cực áp điện E p ie = -1.0 V vs Ag/AgCl, vùng mà phân tử DBV2+ bị khử thành DBV0 (đường màu tím), có xuất dải hấp phụ, đỉnh phổ bước sóng 380 oa nl w nm (đường màu tím) Tương ứng với điều kiện này, màu sắc điện cực d ITO quan sát màu vàng Điều chứng tỏ rằng, tồn an lu dạng khử DBV+ DBV0 tính chất quang phân tử bị thay đổi so với nf va trạng thái DBV2+ Màu sắc quan sát phù hợp với bước sóng hấp thụ lm ul tương ứng Kết thu cho thấy tính chất quang vật liệu có z at nh oi thể điều khiển cách kiểm sốt trạng thái oxi hóa phân thử tác dụng điện cực Phân tử DBV hấp phụ bề mặt rắn tạo cấu trúc bề mặt khác tương ứng với trạng thái oxi hóa khác Có z gm @ thể khác biệt cấu trúc pha hấp phụ gây nên khác biệt khả hấp phụ ánh sáng khả kiến, làm cho vật liệu có màu sắc khác m co l trạng thái oxi hóa DBV an Lu n va ac th si 38 3.5 Khảo sát khả ứng dụng vật liệu màng điện sắc viologen Như trình bày phần trước, kết khảo sát tính chất quang điện hóa vật liệu cho thấy vật liệu màng điện sắc viologen có độ hồi đáp màu cao (dưới 10 s) đa màu sắc (tím, vàng, xanh) Màu sắc vật liệu kiểm sốt thơng qua điện nồng độ viologen Điều cho thấy tiềm ứng dụng viologen lĩnh vực quang điện tử Trong khuôn khổ đề tài, chúng tơi thực thí nghiệm khảo sát khả ứng dụng DBV để làm kính thơng minh lu Ngày nay, vật liệu kính loại vật liệu sử dụng nhiều an cơng trình kiến trúc, nhằm làm tăng tính thẩm mỹ tạo cảm va n giác thoải mái, rộng rãi nhờ đặc tính suốt Tuy nhiên, điều gh tn to bất tiện với vật liệu kính thơng thường, chẳng hạn ảnh hưởng đến ie riêng tư cường độ ánh sáng xuyên qua lớn, làm tăng nhiệt độ bên p Điều khiển cường độ màu kính khắc phục hai nhược oa nl w điểm d Hình 3.13 kết thí nghiệm mơ ảnh hưởng màu lu an sắc kính riêng tư khơng gian phía sau kính Nếu đặt nf va vật thể phía sau kính (điện cực ITO) điều kiện bình thường, tức lm ul chưa áp (hình 3.13a), vật thể phía sau quan sát rõ z at nh oi Nhưng điện cực ITO áp điện -0.8 V điện cực có màu tím hình thành vật liệu màng DBV+/ITO, vật thể phía sau khơng nhìn thấy (hình 3.13b) Khi đó, khơng gian phía sau kính đảm bảo z m co l gm @ kín đáo riêng tư cần thiết an Lu n va ac th si 39 lu Hình 3.13.Thí nghiệm mơ ảnh hƣởng màu sắc kính riêng tƣ khơng gian phía sau kính an va n Các mơ hình thiết bị có kích thước kiểu dáng khác (Hình 3.14) p ie gh tn to nhóm thử nghiệm d oa nl w nf va an lu Hình 3.14 Mơ hình thiết bị điện sắc lm ul Quá trình khảo sát khả xuất màu màu thiết bị sử z at nh oi dụng phân tử viologen thực hệ cấp phát nguồn chiều đa xung Xung điện ngoài: dạng zigzac, chu kỳ: 50 s Cường độ màu z điện cực phụ thuộc vào điện (Hình 3.15), cụ thể là: @ co l với giá trị khoảng E = 0V  1V; gm - Màu thiết bị không quan sát áp (điện trường) ngồi m - Màu tím nhạt quan sát điện tăng đến giá trị E an Lu = 1.5V  2.5V; n va ac th si 40 - Cường độ màu thay đổi từ nhạt đến đậm giá trị điện cao 3.3V (E  3.3V) Trạng thái màu tím có độ ổn định cao Các sai hỏng xuất màu tím cho vết keo bẩn trình thiết kế chế tạo thiết bị lu an n va Quá trình xuất màu – màu nhóm nghiêm cứu thực ie gh tn to Hình 3.15 Quá trình chuyển đổi màu sắc hệ vật liệu DBV theo điện thiết bị điện sắc NSF:ITO/DBV p hiên thiết bị điện sắc QNU:ITO/DBV (Hình 3.16) Kết thu cho nl w thấy, trình lên màu – nhả màu xảy áp dạng xung zigzac với điện nf va an lu Tdc = 15s d oa áp E1 = 0V E2 = 3.6V Thời gian lên màu nhả màu tương ứng Tc = 3s z at nh oi lm ul z co l gm @ m Hình 3.16 Quá trình xuất màu màu (coloring - decoloring process) thiết bị điện sắc QNU:ITO/DBV an Lu n va ac th si 41 Mơ hình thiết bị điện sắc mái nhà thơng minh định hướng ứng dụng nơng nghiệp (Hình 3.17) lu Hình 3.17 Mơ hình Smart roof an n va Hình 3.18 mơ tả thay đổi cường độ ánh sáng chiếu vào nhà kính với hồn tồn suốt (mũi tên màu xanh phía – Hình 3.18a) Ngược lại, gh tn to thiết bị điện sắc smart-roof:DBV/ITO Khi thiết bị chưa hoạt động, mái nhà p ie thiết bị hoạt động (được áp thế), màu sắc mái nhà thay đổi từ suốt sang tím (mũi tên màu đỏ phía – Hình 3.18b) Cường độ ánh sáng oa nl w xuyên mái lúc thiết bị chưa hoạt động (vịng trịn xanh Hình 3.18a) cao d lúc thiết bị hoạt động (vòng trịn đỏ Hình 3.18b) nf va an lu z at nh oi lm ul z gm @ co l Hình 3.18 Ảnh hƣởng thay đổi màu sắc thay đổi màu sắc đến cƣờng độ ánh m sáng xuyên qua vật liệu thiết bị điện sắc smart-roof:ITO/DBV an Lu Như vậy, cách kiểm soát cường độ màu thiết bị điện sắc, hoàn toàn điều khiển cường độ ánh sáng chiếu qua mái nhà n va ac th si 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đã nghiên cứu tính chất quang điện hóa hệ vật liệu DBV, DEV phương pháp CV UV-Vis Màu sắc điện cực ITO phụ thuộc vào trạng thái oxi hóa viologen Đã tổng hợp hệ màng viologen đơn cấu tử (DEV, DBV) đa cấu tử (DEV DBV) phương pháp CA; vật liệu màng thu có tính đa sắc màu (xanh/tím/vàng) tính hồi đáp cao, thời gian hồi đáp trình tạo lu an màu màu 10 giây va n Đã khảo sát ảnh hưởng nồng độ đến tính chất điện sắc tn to viologen, màu sắc vật liệu kiểm sốt khơng thơng qua điện ie gh mà cịn thơng qua nồng độ viologen, cường độ màu tăng nồng độ p viologen dung dịch tăng nl w Đã thực thí nghiệm mơ ứng dụng vật liệu màng d oa điện sắc viologen làm vật liệu kính thơng minh Màu sắc kính kiểm Kiến nghị nf va an lu sốt thơng qua điện lm ul Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố khác đến tính chất điện z at nh oi sắc viologen pH dung môi Nghiên cứu độ bền vật liệu màng theo thời gian hay tác z dụng nhiệt độ khả ngăn cản tia xạ chúng @ co trời l gm Thử nghiệm hoạt động thiết bị điện sắc sử dụng lượng mặt m Kết hợp hệ thống điều khiển từ xa để kiểm soát cường độ ánh sáng an Lu chiếu qua nhà kính n va ac th si 43 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ [1] Bùi Đức Ái, Nguyễn Duy Điền, Phùng Thị Yến Nhi, Võ Minh Hiếu, Nguyễn Huy Hoàng, Dương Thị Thảo, Nguyễn Thị Hồng Linh, Phan Thanh Hải, Huỳnh Thị Miền Trung “Tính chất quang điện hóa vật liệu viologen ITO mơi trường acid”, Tạp chí Phân tích Hóa-Lý-Sinh lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Z Wang et al Towards full-colour tunability of inorganic electrochromic devices using ultracompact fabry-perot nanocavities, Nature Communications (2020), 11, 302 [2] H.Li et al Rechargeable Aqueous Electrochromic Batteries Utilizing TiSubstituted Tungsten Molybdenum Oxide Based Zn2+Ion Intercalation Cathodes, Advanced material (2019) 31, 1807065 [3] C.G.Granqvist et al Electrochromic materials and devices for energy lu efficiency and human comfort in buildings: A critical review an Electrochimica Acta, (2018), 259,1170 va n [4] K Madasamy, et al Viologen-based electrochromic materials and to gh tn devices, J Mater Chem C (2019),7, 4622 A Chaudhary et al Polythiophene–PCBM-Based All-Organic p ie [5] Electrochromic Device: Fast and Flexible, CS Appl Electron oa nl w Mater.(2019), 1, 1, 58 [6] B Che et al., A highly bendable transparent electrode for organic d an lu electrochromic devices,Organic Electronics (2019),66, 86 nf va [7] S Wang et al., Organic-inorganic hybrid electrochromic materials, lm ul polysilsesquioxanes containing triarylamine, changing color from z at nh oi colorless to blue, Scientific Reports (2017), 7, 14627 [8] Shah, K W., Wang, S.-X., Soo, D X Y., & Xu, J (2019) ViologenBased Electrochromic Materials: From Small Molecules, Polymers and z gm @ Composites to Their Applications Polymers, 11(11), 1839 [9] Sudnitsyn, I I., Smagin, A V., & Shvarov, A P (2012) The theory of l co Maxwell-Boltzmann-Helmholtz-Gouy about the double electric layer in m disperse systems and its application to soil science (on the 100th an Lu n va ac th si anniversary of the paper published by Gouy) Eurasian Soil Science, 45(4), 452–457 [10] Grahame, D C (1947) The Electrical Double Layer and the Theory of Electrocapillarity Chemical Reviews, 41(3), 441–501 [11] Signorelli, R., Ku, D C., Kassakian, J G., & Schindall, J E (2009) Electrochemical Double-Layer Capacitors Using Carbon Nanotube Electrode Structures Proceedings of the IEEE, 97(11), 1837– 1847 lu [12] Oldham, K B (2008) A Gouy–Chapman–Stern model of the double an layer at a (metal)/(ionic liquid) interface Journal of Electroanalytical va n Chemistry, 613(2), 131–138 Simultaneously Implementable Subpixelated Ion GelBased Viologens by p ie gh tn to [13] J W Kim et al., Flexible and Transparent Electrochromic Displays with Multiple Patterning, Advanced Functional Materials (2019), 29, oa nl w 1808911 [14] E Hwang, S Seo, S Bak, H Lee, M Min and H Lee, An Electrolyte- d an lu Free Flexible Electrochromic Device Using Electrostatically Strong lm ul 26, 5129-5136 nf va Graphene Quantum Dot–Viologen Nanocomposites, Adv Mater., 2014, (2018) Reversible 2D z at nh oi [15] Madasamy, K., Shanmugam, V M., Velayutham, D., & Kathiresan, M Supramolecular Organic Frameworks encompassing Viologen Cation Radicals and CB[8] Scientific Reports z gm @ [16] Kao, S.-Y., Lu, H.-C., Kung, C.-W., Chen, H.-W., Chang, T.-H., & Ho, K.-C (2016) Thermally Cured Dual Functional Viologen-Based All-in- l Applied Materials & Interfaces, 8(6), 4175–4184 m co One Electrochromic Devices with Panchromatic Modulation ACS an Lu n va ac th si [17] Chen, P.-Y., Chen, C.-S., & Yeh, T.-H (2014) Organic multiviologen electrochromic cells for a color electronic display application Journal of Applied Polymer Science, 131(13) [18] Jain, V., Yochum, H., Wang, H., Montazami, R., Hurtado, M A V., Mendoza-Galván, A., … Heflin, J R (2008) Solid-State Electrochromic Devices via Ionic Self-Assembled Multilayers (ISAM) of a Polyviologen Macromolecular Chemistry and Physics, 209(2), 150–157 [19] Mishra, S., Yogi, P., Saxena, S K., Roy, S., Sagdeo, P R., & Kumar, R lu (2017) Fast electrochromic display: tetrathiafulvalene–graphene an nanoflake as facilitating materials Journal of Materials Chemistry C, va n 5(36), 9504–9512 gh tn to [20] Wang, C., Batsanov, A S., & Bryce, M R (2004) Electrochromic p ie tetrathiafulvalene derivatives functionalised with 2,5-diaryl-1,3,4- oxadiazole chromophoresElectronic Supplementary Information (ESI) oa nl w available: spectroelectrochemistry of and 4; 1H-NMR spectra and cyclic voltammograms for 3, and 5; crystallographic information for d http://www.rsc.org/suppdata/cc/b3/b316243p/ Chemical an lu See Somani, Prakash R.; lm ul [21] nf va Communications, (5), 578 materials z at nh oi 2001) "Electrochromic Radhakrishnan, and S (26 devices: September present and future" (PDF) Materials Chemistry and Physics Elsevier 77: 117–133 [22] Ikeda, T., & Higuchi, M (2011) Electrochromic Properties of z gm @ Polythiophene Polyrotaxane Film Langmuir, 27(7), 4184–4189 [23] Alkan, S., Cutler, C A., & Reynolds, J R (2003) High-Quality l m Advanced Functional Materials, 13(4), 331–336 co Electrochromic Polythiophenes via BF3·Et2O Electropolymerization an Lu n va ac th si [24] Kim, E., & Jung, S (2005) Layer-by-Layer Assembled Electrochromic Films for All-Solid-State Electrochromic Devices Chemistry of Materials, 17(25), 6381–6387 [25] Nguyen, Q V., Martin, P., Frath, D., Della Rocca, M L., Lafolet, F., Bellinck, S., … Lacroix, J.-C (2018) Highly Efficient Long-Range Electron Transport in a Viologen-Based Molecular Junction Journal of the American Chemical Society, 140(32), 10131– 10134 doi:10.1021/jacs.8b05589 lu [26] Mogera, U., Sagade, A A., George, S J., & Kulkarni, G U an (2014) Ultrafast response humidity sensor using supramolecular va n nanofibre and its application in monitoring breath humidity and flow to gh tn Scientific Reports, 4(1) p ie [27] Shi, Z., Neoh, K ., & Kang, E (2005) Antibacterial activity of substrate polymeric with surface grafted viologen moieties oa nl w Biomaterials, 26(5), 501–508 [28] IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed (the "Gold d an lu Book") (1997) Online corrected version: (2006–) "viologens" nf va [29] Junjie Ding et al Viologen-inspired functional materials: synthetic lm ul strategies and applications, J Mater Chem A (2019), 7, 23337-23360 Electrochromic z at nh oi [30] Jong-Woo Kim and Jae-Min Myoung, Flexible and Transparent Displays with Simultaneously Implementable Subpixelated Ion Gel-Based Viologens by Multiple Patterning Adv z gm @ Funct Mater (2019) 1808911 [31] Gaurav K Pande et al Effects of counter ions on electrochromic l m Materials and Solar Cells (2019), 197, 25 co behaviors of asymmetrically substituted viologens, Solar Energy an Lu n va ac th si [32] Anjali Chaudhary et al Electron Donor Ferrocenyl Phenothiazine: Counter Ion for Improving All-Organic Electrochromism, ACS Appl Electron Mater (2020) 2, 9, 2994–3000 [33] K W Shah et al., Viologen-Based Electrochromic Materials: From Small Molecules, Polymers and Composites to Their Applications, Polymers (2019), 11(11), 1839 [34] Logan G Kiefer · Christian J Robert · Taylor D Sparks Lifetime of electrochromic optical transition cycling of ethyl viologen lu diperchlorate‑ based electrochromic devices an [35] Shi, Z., Neoh, K ., & Kang, E (2005) Antibacterial activity of va n polymeric substrate with surface grafted viologen moieties to gh tn Biomaterials, 26(5), 501–508 ie [36] Janoschka, T., Martin, N., Martin, U., Friebe, C., Morgenstern, S., Hiller, p H., … Schubert, U S (2015) An aqueous, polymer-based redox-flow oa nl w battery using non-corrosive, safe and low-cost materials Nature, 527(7576), 78–81 d an lu [37] Buyukcakir, O., Je, S H., Choi, D S., Talapaneni, S N., Seo, Y., Jung, nf va Y., … Coskun, A (2016) Porous cationic polymers: the impact of lm ul counteranions and charges on CO2 capture and conversion Chemical z at nh oi Communications, 52(5), 934–937 [38] Chen, Z., Li, W., Li, R., Zhang, Y., Xu, G., & Cheng, H (2013) Fabrication of Highly Transparent and Conductive Indium–Tin z Langmuir, 29(45), 13836–13842 l gm @ Oxide Thin Films with a High Figure of Merit via Solution Processing m co [39] Kim, H., Gilmore, C M., Piqué, A., Horwitz, J S., Mattoussi, H., an Lu Murata, H., … Chrisey, D B (1999) Electrical, optical, and structural n va ac th si properties of indium–tin–oxide thin films for organic light-emitting devices Journal of Applied Physics, 86(11), 6451–6461 [40] Straue, N., Rauscher, M., Dressler, M., & Roosen, A (2011) Tape Casting of ITO Green Tapes for Flexible Electroluminescent Lamps Journal of the American Ceramic Society, 95(2), 684–689 [41] Du, J., Chen, X., Liu, C., Ni, J., Hou, G., Zhao, Y., & Zhang, X (2014) Highly transparent and conductive indium tin oxide thin films for solar cells grown by reactive thermal evaporation at low temperature lu an Applied Physics A, 117(2), 815–822 va n [42] Ghini, M., Curreli, N., Camellini, A., Wang, M., Asaithambi, A., & to charge accumulation and light-driven energy storage Nanoscale p ie gh tn Kriegel, I (2021) Photodoping of metal oxide nanocrystals for multi- w [43] Junjie Ding, Caini Zheng, Luxin Wang, Chenbao Lu, Bin Zhang, Yu oa nl Chen, Mingqiang Li, Guangqun Zhai and Xiaodong Zhuang, Viologen- d inspired functional materials: synthetic strategies and applications lu nf va an Journal of Materials Chemistry A, 2019, 41 (7), 23337-23360; [44] Noémie Elgrishi, Kelley J Rountree, Brian D McCarthy, Eric S lm ul Rountree, Thomas T Eisenhart, and Jillian L Dempsey, A Practical 2018, 95, 197-206; z at nh oi Beginner’s Guide to Cyclic Voltammetry Journal of chemical education, [45] Junjie Ding, Caini Zheng, Luxin Wang, Chenbao Lu, Bin Zhang, Yu z gm @ Chen, Mingqiang Li, Guangqun Zhai and Xiaodong Zhuang, Viologen- l inspired functional materials: synthetic strategies and applications m co Journal of Materials Chemistry A, 2019, 41 (7), 23337-23360; an Lu [46] Noémie Elgrishi, Kelley J Rountree, Brian D McCarthy, Eric S Rountree, Thomas T Eisenhart, and Jillian L Dempsey, A Practical n va ac th si Beginner’s Guide to Cyclic Voltammetry Journal of chemical education, 2018, 95, 197-206; [47] J.M Seveant, E Vianello (1965) "Potential-sweep chronoamperometry: Kinetic currents for first-order chemical reaction parallel to electrontransfer process (catalytic currents)" Electrochimica Acta 10 (9): 905– 920 [48] Guy, O J., & Walker, K.-A D (2016) Graphene Functionalization for Biosensor Applications Silicon Carbide Biotechnology, 85–141 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si