精品资料
省/校研究生科研创新计划项目
中期检查表
项目名称：__________________
化学生物与材料工程学院项目负责人：指导教师：所在学院：
2013 年10月21日
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1、项目进展情况:
(1)电致变色材料的制备与表征
四种材料的结构表征(NMR):
Br Br
合成了4个电致变色材料L1-Fe、L1-Ru、L2-Fe和L2-Ru，其结构式分别如下
L1-Fe L1-Ru
N
N N
N
2
N N =
N
NO2 02N
其中，
R代表
N N
M 2PF
N N
L2-Fe
NO2
2PF6
N Ru N
N N
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（2）四种材料电致变色性能研究
1.为了研究四种配合和的光学性质，我们分别测了配体和金属配合物在溶液 中的紫外-可见吸收谱图，并和金属配合物在ITO 上得到的固体膜的吸收谱图对比 （如图2所示），研究发现所有的配体在可见光范围内都没有吸收峰 ，而金属配合物 溶液和ITO 膜都有特定的吸收峰，并且ITO 膜的吸收峰相对于配合物溶液有一定 的红移。
V
H
S T TT
fl * ii
m
iH
图1四种材料的结构式及其核磁（NMR ）谱图
700
Wavele ngth( nm)
0 8 1
a
6 4 a a 2 o a a
ecnaDrosx
300 400 500 600 Wavele ngth( nm)
L2-Ru-S L2-Ru-L ——L2
0 8
1。
6 4 a a 2 o a a
ecn^s^osoM
图2四种材料在乙腈溶液和ITO 玻璃上的UV-Vis 吸收光谱图，其中：蓝色曲线是配 体在THF ( 1
x 10-5mol/L )中的吸收光谱；红色曲线是配合物在乙腈溶液中 (1 x 10-5mol/L ) 的吸收光谱；黑色曲线是
配合物在ITO 表面上涂布沉积膜的吸收光谱。
2.为了研究四种配合和的光学性质，我们分别测了配体和金属配合物在溶液 中的紫外-可见吸收谱图，并和金属配合物在ITO 上得到的固体膜的吸收谱图对比 (如图2所示)，研究发现所有的配体在可见光范围内都没有吸收峰
，而金属配合物
溶液和ITO 膜都有特定的吸收峰，并且ITO 膜的吸收峰相对于配合物溶液有一定 的红移。
1.0
700
ecnaDrosb
.L2-Fe-S L2-Fe-L
L2
0.0
300
400
500
Wavele ngth( nm)
700
u ecnaDIOSDA
\^.u -arecnahros^^
0.8
ecnaDTOSD A
300
400
500
600
Wavele ngth( nm)
■ L1-Fe-S
L1-Fe-L L1
6
600
450 500 550 600 650 700
Wavele ngth (nm)
8 7 6 5 4 3 o o o o o o a a a a a a
Wavele ngth( nm)
7 6 a a
5 4 a a 3 d i a
图3四种材料的ITO 薄膜的电致变色吸收光谱图
2.电致变色膜和电致变色器件的制
(1)电致变色膜制备：
合成了一系列三联吡啶-三苯胺金属配合物材料，其结构式如下：
将这种金属配合物配成 10-3
M 5 mL 的二氯甲烷配体溶液，称取 0.1 g 四丁基六氟磷酸铵 (n-Bu 4NPF 6)电解质，摇匀充分溶解后，工作电极为ITO 电极，对电极为铂丝电极，参比电极 为Ag/AgCl 电极，采用循环伏安法进行电化学聚合，可得到均匀的电致变色聚合物膜。
其AFM 图如下：
-ar ecnaDTOSR^
0.06
500
0.01
450
550 600 650 700
Wavele ngth (nm)
8 6 4
1 .^1 .^1
2 o
o o
000
08
500 550 600 650 700
Wavele ngth (nm)
02
o o o o O 0 )/u ..V ecnaDTOSDA
6
5
3
其中， R 代表
图4 电致变色变色材料分子结构(其中， M 代表Ru 2+或Fe 2+等)
图5.聚合物的AFM图，聚合物-1-Ru (A);聚合物-1-Fe (B);聚合物-4-Ru (C); 聚合物
-4-Fe (D)
通过AFM得到的表面结构相对平整，但是也有凹陷部分存在。
总体来说金属配合物通过电化学聚合得到的膜片都是比较均匀，可应用于电致变色玻璃和智能窗等。
(2)电致变色膜的性能研究:
ecnaD OCAQA
Wavele ngth/ nm
图6不同聚合物的固体薄膜UV-vis图.
图6说明所有的聚合物在可见光范围内都有特定的吸收峰
，外观上呈鲜艳的紫色和橘红
色。
(3) 聚合物膜片的电致变色特性
为了研究配合物的电致变色特性，我们把以ITO 上的金属配合物的聚合物为工作电极，对
电极为铂丝电极，参比电极为Ag/AgCI 电极，增加扫描电压，在电位扫描的第一循环电位区间
0-2.0 V 之间，每增加一点电压，就跟踪测试一次紫外吸收图，随着电压的增加，金属聚合物的 膜片由变色(如1-Ru 由橙红色逐渐变为蓝色)。
从紫外可见吸收的图谱可以看出，在 312 nm 处, 随电压增加，其吸收峰逐渐下降，这是由于聚合物的n-n
*跃迁的吸收峰所引起。
图7.聚合物1-Ru 在0.0-2.0 V 电压下的吸收光谱变化及电致变色图
图8.聚合物1-Fe 在0.0-2.0 V 电压下的吸收光谱变化及电致变色图
.
Wavele ngth/ nm
e c nablo o^^M
Wavele ngth/ nm
RuL1 RuL2 RuL3 FeL1 FeL2 F&L3
图11.6种聚合物在0.0-2.0 V 电压下的电致变色图
电压下的吸收光谱变化及电致变色图
图10.聚合物2-Ru 在0.0-2.0 V
电压下的吸收光谱变化及电致变色图
制备多种颜芭变化的电致变色材料薄膜材料
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0.0
300
400
500
600
Wavelength/ nm
OSDA 700
9.聚合物 2-Fe 在 0.0-2.0 V Wavelength/ nm
ecnap os.b^
OF
Of
由以上光谱和电致变色图片可以看出这类材料具有很好的电致变色性质，变色对比性强，驱
动电压低,有极大的应用价值。
(4)全固态电致变色器件的制备
将带有聚合物膜的ITO玻璃与另一片涂有均匀的PMMA/LiCIO 4的凝胶电解质的ITO黏贴在一起组成电致变色器件，并将其置于真空干燥箱中在80 C下烘12小时即可得到全固态电致变色器件。
给器件两端施加0-2V的电压,即可得到如下图所示的可逆变色器件。
图12.全固态电致变色器件在0-2V的电致变色图片
由目前的研究可以看出三联吡啶金属配合物是一类电致变色性能优良的电致变色材料，由他们制备出的电致变色膜和器件都有着广泛的应用研究价值。
2013年8月〜2014年1月：以柔性TIO塑料基片替代ITO玻璃，制备大面积化的电致变色器件；研究影响
器件性能的因素，优化条件，找到最佳制备工艺参数；制备柔性电致变
色器件，研究其作为节能智能窗的可能途径。
2014年1月〜2014年3月：优化器件结构，全面总结影响“材料结构-器件结构-器件性能”的构效关系，
进一步探讨节能智能窗应用的可能性。
项目总结报告，发表论文，申请专利。
指导教师意见
指导教师签字：年月日。