一种具有电活性的室温离子液体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有电活性的室温离子液体及其制备方法和应用，属于电活性离子液体技术领域。所述具有电活性的室温离子液体具有式1或式2所示结构，式1中所述R1选自C1～C7直链或带有支链的烷基，所述n为聚合度，所述X

【技术实现步骤摘要】
一种具有电活性的室温离子液体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电活性离子液体
，尤其涉及一种具有电活性的室温离子液体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]电致变色是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。常见的产业化的电致变色器件有电致变色智能调光玻璃、电致变色显示器、汽车自动防眩目后视镜。电致变色智能玻璃在电场作用下具有光吸收透过的可调节性，可选择性地吸收或反射外界的热辐射和内部的热的扩散，减少能源的大量消耗；电致变色显示器与其它显示器相比具有无视盲角、对比度高等优点；用电致变色材料制备的自动防眩目后视镜，可以通过电子感应系统，根据外来光的强度调节反射光的强度，达到防眩目的作用，使驾驶更加安全。
[0003]紫精(N,N
‑
二取代
‑
4,4
‑
联吡啶)属于有机小分子类材料，因其光学调制率大，循环性能优异和电化学稳定性好等优势被认为是应用在电致变色智能窗中最具潜力的材料，其一般会和二茂铁配对做成氧化还原溶液型器件，从而实现无色透明(浅黄色)和深蓝色(深紫色)之间的互相转变。传统的紫精和二茂铁是固体粉末，需要溶解到电解液中，虽然这种溶液型器件加工制备容易，但由于受到电解液的限制，变色材料的浓度有限且电解液在较高温度下挥发严重。为了解决器件中溶解性和挥发性问题，研究人员一般都是从电解液入手去寻找一种合适的电解液，但效果并不是很显著。因此，从变色材料本身出发，研究开发出一种高浓度低挥发的紫精和二茂铁配对的电致变色器件意义重大。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种具有电活性的室温离子液体及其制备方法和应用。所述的具有电活性的室温离子液体有着很高的本体浓度和良好的热稳定性，可以不需要电解液直接混合做成高透过率调制的超薄电致变色器件，并可以进一步添加少量离子液体作为稀释剂来调节器件性能。
[0005]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种具有电活性的室温离子液体，具有式1所示结构：
[0007][0008]优选的，所述R1选自C1～C7直链或带有支链的烷基；更优选，所述R1选自C3～C5直链或带有支链的烷基。
[0009]所述C3～C5直链或带有支链的烷基优选为丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基；更优选为丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基。在本专利技术的一些具体实施例中，所述R1为正戊基。
[0010]优选的，所述n为聚合度；更优选的，所述n为1～10。
[0011]优选的，所述X
‑
为阴离子。
[0012]本专利技术优选的，所述X
‑
选自双三氟甲磺酰亚胺离子、六氟磷酸根离子、四氟磷酸根离子、三氟甲磺酸离子和硫酸乙酯离子中的一种或多种。
[0013]在本专利技术中式1所示结构为紫精室温离子液体。
[0014]本专利技术还提供了一种具有电活性的室温离子液体，具有式2所示结构：
[0015][0016]优选的，所述R2选自C1～C7直链或带有支链的烷基；更优选为C1～C4直链或带有支链的烷基。
[0017]上述式2中，N原子连接的单键表示甲基。
[0018]所述C1～C4直链或带有支链的烷基优选为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基；更优选为甲基、乙基、丙基、异丙基。在本专利技术的一些具体实施例中，所述R2为丙基。
[0019]优选的，所述X
‑
为阴离子。
[0020]在本专利技术中式2所示结构为二茂铁室温离子液体。
[0021]本专利技术优选的，所述X
‑
选自双三氟甲磺酰亚胺离子、六氟磷酸根离子、四氟磷酸根离子、三氟甲磺酸离子和硫酸乙酯离子中的一种或多种。
[0022]本专利技术还提供了一种上述式1所示的具有电活性的室温离子液体的制备方法，包括以下步骤：
[0023]聚乙二醇和含有卤素的异氰酸酯反应后得到被卤素原子修饰的聚乙二醇，然后再与4,4'
‑
联吡啶以及含有1～7个碳原子的卤代烃依次发生亲核取代反应得到紫精固体，最后再与有机电解质锂盐反应得到紫精室温离子液体。
[0024]本专利技术利用异氰酸酯反应将低分子量聚乙二醇修饰在紫精的一侧，利用聚乙二醇的溶解性来实现液态化，在紫精另一侧修饰烷基链，最后将卤素离子换为大半径的有机阴离子降低离子间相互作用，最终得到紫精室温离子液体。
[0025]上述含有卤素的异氰酸酯优选为含卤代烷基的异氰酸酯，更优选为含卤代C1～C5烷基的异氰酸酯，包括但不限于2
‑
氯乙基异氰酸酯、2
‑
溴乙基异氰酸酯、2
‑
氟乙基异氰酸酯。
[0026]上述被卤素原子修饰的聚乙二醇具体可以为：
[0027][0028]优选的，所述聚乙二醇和含有卤素的异氰酸酯的摩尔比为(3～6)：1；更优选为(4～5)：1；进一步优选为4：1。
[0029]优选的，所述聚乙二醇和4,4'
‑
联吡啶的摩尔比为(2～5)：1；更优选为(3～4):1；进一步优选为3.3：1。
[0030]优选的，所述聚乙二醇和含有1～7个碳原子的卤代烃的摩尔比为(2～5)：1；更优选为(3～4)：1；进一步优选为3.8：1。
[0031]优选的，所述聚乙二醇和有机电解质锂盐的摩尔比为(3～6)：1；更优选为(4～5):1；进一步优选为5：1。
[0032]本专利技术优选的，所述有机电解质锂盐选自双三氟甲磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟磷酸锂、三氟甲磺酸锂、硫酸乙酯锂中的一种或多种。
[0033]本专利技术还提供了一种上述式2所示的具有电活性的室温离子液体的制备方法，包括以下步骤：
[0034]通过N,N
‑
二甲基二茂铁甲胺和含有1～7个碳原子的卤代烃反应得到二茂铁的季铵盐，然后再与有机电解质锂盐反应得到二茂铁室温离子液体。
[0035]本专利技术利用Menschutkin反应将N,N
‑
二甲基二茂铁甲胺季胺化，然后将卤素离子换为大半径的有机阴离子得到二茂铁室温离子液体。
[0036]优选的，所述N,N
‑
二甲基二茂铁甲胺和含有1～7个碳原子的卤代烃的摩尔比为(0.5～0.75)：1；更优选为(0.6～0.75):1。
[0037]优选的，所述N,N
‑
二甲基二茂铁甲胺和有机电解质锂盐的摩尔比为(0.5～0.75)：1；更优选为(0.6～0.75)：1；进一步优选为0.7：1。
[0038]本专利技术优选的，所述有机电解质锂盐选自双三氟甲磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟磷酸锂、三氟甲磺酸锂、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有电活性的室温离子液体，其特征在于，具有式1所示结构：所述R1选自C1～C7直链或带有支链的烷基；所述n为聚合度；所述X
‑
为阴离子。2.一种具有电活性的室温离子液体，其特征在于，具有式2所示结构：所述R2选自C1～C7直链或带有支链的烷基；所述X
‑
为阴离子。3.根据权利要求1或2所述的具有电活性的室温离子液体，其特征在于，所述X
‑
选自双三氟甲磺酰亚胺离子、六氟磷酸根离子、四氟磷酸根离子、三氟甲磺酸离子和硫酸乙酯离子中的一种或多种。4.一种权利要求1所述的具有电活性的室温离子液体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：聚乙二醇和含有卤素的异氰酸酯反应后得到被卤素原子修饰的聚乙二醇，然后再与4,4'
‑
联吡啶以及含有1～7个碳原子的卤代烃依次发生亲核取代反应得到紫精固体，最后再与有机电解质锂盐反应得到紫精室温离子液体。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇和含有卤素的异氰酸酯的摩尔比为(3～6)：1；所述聚乙二醇和4,4'
‑
联吡啶的摩尔比为(2～5)：1；所述聚乙二醇和含有1～7个碳原子的卤代烃的摩尔比为(2～5)：1；所述聚乙二醇和有机电解质锂盐的摩尔比为(3～6)：1。6.一种权利要求2所述的具有电活性的室温离子液体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：通过N,N
‑
二甲基二茂铁甲胺和含有1～7个碳原子的卤代烃反应得到二茂铁的季铵盐，然后再与有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金旭，郑建明，徐春叶，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：