發(fā)布時間：2020-07-12 01:29

【摘要】：光致變色材料由于在保護裝飾、光開關(guān)、存儲器、濾波、顯示和調(diào)制器等領(lǐng)域的潛在或?qū)嶋H應用價值,一直備受人們關(guān)注。尤其是基于電子轉(zhuǎn)移(ET)的有機-無機雜化光致變色材料結(jié)合了兩種組分的優(yōu)點以及二者的協(xié)同效應賦予雜化物更優(yōu)異的性能,并且在組成、結(jié)構(gòu)和性能方面具有良好的可調(diào)變性,因此成為研究熱點。近幾年來,人們更傾向于選擇強的電子接受體(紫羅堿、萘四甲酰基二�；鶃啺�)和具有強的電子給予能力的路易斯堿(氯金屬酸鹽、多金屬氧酸鹽、沸石類等)作為電子給予體,這些強的給-受體(D-A)體系展現(xiàn)出良好的光致變色性能。然而,這種相對單一的給-受匹配關(guān)系極大限制了變色材料組分和結(jié)構(gòu)的多樣性,從而阻礙了其光致變色性能的進一步優(yōu)化和提高。最近,我們實驗室將具有中等強度電子接受能力的單環(huán)類吡啶衍生物和并環(huán)苯并三氮唑引入碘金屬酸鹽體系,成功構(gòu)筑了結(jié)構(gòu)多樣和快速響應的ET型光致變色材料。因此,在碘金屬酸鹽雜化體系中,適當降低電子接受體的缺電子性是構(gòu)建和優(yōu)化光致變色材料的一種科學、有效的策略。本論文選用甲基化/質(zhì)子化苯并咪唑類陽離子作為結(jié)構(gòu)導向劑和相對較弱的電子接受體,同時選擇結(jié)構(gòu)多樣、帶隙可調(diào)變、同時具有半導體性質(zhì)、非線性光學性能和典型光敏性的碘銀酸鹽作為電子給予體,合成了七個具有不同陰離子骨架和不同光致變色機制的碘銀酸鹽雜化材料。采用X-射線單晶衍射(XRD)對化合物的結(jié)構(gòu)進行檢測,用紅外光譜(IR)對官能團進行了進一步的指認,同時利用粉末X射線衍射(PXRD)、電子順磁共振(EPR)、紫外可見吸收光譜(UV-vis)、理論計算等手段對光致變色材料的性質(zhì)進行了系統(tǒng)的表征。初步得出以下結(jié)論:1、與中等強度電子接受能力的單環(huán)吡啶陽離子相比,將相對較弱的電子接受體苯并咪唑及其衍生物陽離子引入碘銀酸鹽雜化物中,不僅可以有效發(fā)揮碘銀酸鹽的光敏性,而且可以調(diào)變碘銀酸鹽雜化物的光響應機制即由不變色、到由碘銀酸鹽的光解引起的變色再到由碘銀酸鹽的光解和銀納米顆粒作為次生電子給體的電子轉(zhuǎn)移的雙重變色機制。2、通過比較化合物1-7的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)說明,在質(zhì)子化/甲基化苯并咪唑類的碘銀酸鹽雜化物中,陰離子的聚集密度和鍵合模式是決定雜化物光敏特性的關(guān)鍵。3、甲基化2-苯基苯并咪唑碘銀酸鹽雜化表現(xiàn)出了碘銀酸鹽骨架光解和以銀納米顆粒作為次生電子給體的電子轉(zhuǎn)移的雙重變色機制。本文中所用到的有機組分及其縮寫:
【學位授予單位】：山西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB34
【圖文】：

(a) (b)-1 (a)化合物(MV)Bi2Cl8的變色圖；(b)化合物光照前后結(jié)構(gòu)對國聰課題組在 Inorganic Chemistry 報道了四個化合物[(M 和 [(MQ)ZnCl1.53I1.47]2(MQ)ZnCl1.68I1.32(4), 化合物 1-3 致變色行為，化合物 3 沒有光致變色行為[24](圖 1-2)。化合物 4 發(fā)生了光致變色。通過 ESR 和 XPS 檢測分析，行為是由 X 到 MQ+電子轉(zhuǎn)移，并且這三者化合物呈現(xiàn)四個化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的對比分析，表明不同配位不同，同時發(fā)現(xiàn) Cl 原子比 Br 和 I 原子更適合于設計氧研究也表明碘化物與強的電子受體紫精陽離子不匹配、原材料的選擇提供了參考。

(a) (b)圖 1-1 (a)化合物(MV)Bi2Cl8的變色圖；(b)化合物光照前后結(jié)構(gòu)對比[55]2012 年，郭國聰課題組在 Inorganic Chemistry 報道了四個化合物[(MQ)ZnX3] (X = Cl(1), Br (2), I (3)) 和 [(MQ)ZnCl1.53I1.47]2(MQ)ZnCl1.68I1.32(4), 化合物 1-3 同構(gòu)，化合物 1、2 和 4 都具有光致變色行為，化合物 3 沒有光致變色行為[24](圖 1-2)。化合物 4 與 3 相比，通過引入 Cl，化合物 4 發(fā)生了光致變色。通過 ESR 和 XPS 檢測分析，說明化合物 1、2和 4 的光致變色行為是由 X 到 MQ+電子轉(zhuǎn)移，并且這三者化合物呈現(xiàn)了長壽命的電荷分離態(tài)。通過這四個化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的對比分析，表明不同配位鹵素原子對 MQ+電子轉(zhuǎn)移的影響不同，同時發(fā)現(xiàn) Cl 原子比 Br 和 I 原子更適合于設計氧化還原光致變色金屬配合物。該研究也表明碘化物與強的電子受體紫精陽離子不匹配、也為光致變色材料的后期研究中原材料的選擇提供了參考。

化合物L2(Bi2Cl10)組成及其變色圖

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