一种咔唑接枝的金属配合物单体和其聚合物薄膜的制备方法与应用技术

本发明专利技术属于电致变色技术领域，本发明专利技术提供了一种咔唑接枝的金属配合物单体和其聚合物薄膜的制备方法与应用。该单体的制备包括以下步骤：将咔唑单体(1)、溴取代的烷烃、无机碱A、相转移催化剂和有机溶剂A混合后进行反应得到单体(2)；将单体(2)、对羟基苯甲醛、无机碱A、相转移催化剂和有机溶剂A混合后进行反应得到单体(3)；将单体(3)、2

【技术实现步骤摘要】
一种咔唑接枝的金属配合物单体和其聚合物薄膜的制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及电致变色
，尤其涉及一种咔唑接枝的金属配合物单体和其聚合物薄膜的制备方法与应用。

技术介绍

[0002]“电致变色”(Electrochromism，EC)是指材料的光学特性，如透射、反射、吸收等在外加电场作用下由于材料发生稳定、可逆的氧化还原反应，在宏观上表现为颜色和透明度的可逆变化的现象。所以，电致变色材料作为一种新型功能材料逐渐引起了人们的广泛关注。金属配合物作为高性能电致变色材料的重要组成部分，在近年内有望实现应用，当前研究学者们一直致力于解决金属配合物制备成薄膜的难题，因为该问题限制电致变色材料的进一步发展。目前针对金属配合物电致变色材料所存在的上述问题通常采用制备超支化的金属配合物聚合物(超分子)结构以提高分子与导电基底的附着性；或者采用液液界面法生长制备聚合物薄膜并通过打捞的方式将聚合物延展到导电基底上。但是，上述两种方法存在着成本高、难度大和应用范围受限等技术问题。
[0003]因此，如何提供一种简单、低成本的电致变色薄膜的制备方法成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种咔唑接枝的金属配合物单体和其聚合物薄膜的制备方法与应用，其目的是解决金属配合物难以制备成薄膜的技术问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种咔唑接枝的金属配合物单体，其结构式如下：
[0007][0008]其中，独立的为C1～C10中的任意一种烷烃。
[0009]本专利技术提供了上述咔唑接枝的金属配合物单体的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1、将咔唑单体(1)、溴取代的烷烃、无机碱A、相转移催化剂和有机溶剂A混合后进行反应得到单体(2)；
[0011]S2、将单体(2)、对羟基苯甲醛、无机碱A、相转移催化剂和有机溶剂A混合后进行反应得到单体(3)；
[0012]S3、将单体(3)、2
‑
乙酰基吡啶、无机碱B、胺源和有机溶剂B混合后进行反应得到单
体(4)；
[0013]S4、将单体(4)、无机碱C和有机溶剂C混合后进行反应即得咔唑接枝的金属配合物单体(5)；
[0014]所述咔唑单体(1)、单体(2)、单体(3)、单体(4)和金属配合物单体(5)的结构式分别如下：
[0015][0016]所述金属配合物单体(5)中的m取值范围为10～100。
[0017]进一步的，所述步骤S1中，咔唑单体(1)、溴取代的烷烃、无机碱A、相转移催化剂和有机溶剂A的摩尔比为1～2：2～5：0.3～1：0.5～5：20～40；所述反应的反应温度为60～160℃，反应的时间为6～72h；
[0018]所述溴取代的烷烃为一个溴取代的C1～C10中的任意一种烷烃；
[0019]所述无机碱A为碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、碳酸氢钾和碳酸氢钠中的一种或几种；
[0020]所述相转移催化剂为18
‑
冠醚
‑
6、四丁基溴化铵和四丁基碘化铵中的一种或几种；
[0021]所述有机溶剂A为乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺和乙腈中的一种或几种。
[0022]进一步的，所述步骤S2中，单体(2)、对羟基苯甲醛、无机碱A、相转移催化剂和有机溶剂A的摩尔比为0.5～2：1～5：0.3～1：0.5～5：20～40；所述反应的温度为60～160℃，反应的时间为6～72h。
[0023]进一步的，所述步骤S3中，单体(3)、2
‑
乙酰基吡啶、无机碱B、胺源和有机溶剂B的摩尔比为0.5～2：2～5：0.5～1.5：0.5～5：20～40；所述反应的温度为0～80℃，反应的时间
为48～96h；
[0024]所述无机碱B为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的一种或几种；
[0025]所述胺源为氯化铵、氨水和氨气中的一种或几种；
[0026]所述有机溶剂B为乙醇、甲醇和四氢呋喃中的一种或几种。
[0027]进一步的，所述步骤S4中，所述无机碱为氯化亚铁、四氟硼酸亚铁和醋酸亚铁中的一种或几种；
[0028]单体(4)、无机碱C中的铁离子和有机溶剂C的摩尔比为1～2：0.8～1.5：20～40；
[0029]所述反应的温度为0～50℃，反应的时间为1～8h。
[0030]本专利技术提供了上述咔唑接枝的金属配合物单体生成聚合物薄膜的方法，包括以下步骤：
[0031]将咔唑接枝的金属配合物单体加入到电解液中得到混合液，混合液经电化学循环伏安法得到聚合物薄膜；
[0032]所述混合液中咔唑接枝的金属配合物单体的浓度为1～10mmol/L。
[0033]进一步的，所述电解液为乙腈和二氯甲烷的混合溶剂，所述乙腈和二氯甲烷的体积比为1：1～5；
[0034]所述电化学循环伏安法的参数为：电解质为四丁基高氯酸铵、四丁基六氟磷酸铵和高氯酸锂中的一种或几种；所述工作电极为ITO玻璃、FTO玻璃、ITO
‑
PET基底和FTO
‑
PET基底中的任意一种；所述对电极为铂丝；扫描速度为100～150mV/s；电压为0～2V；循环圈数为20～40圈。
[0035]本专利技术提供了上述方法所制备的聚合物薄膜。
[0036]本专利技术提供了上述聚合物薄膜在显示器、智能窗或手机壳中的应用。
[0037]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0038](1)本专利技术提供的咔唑接枝的金属配合物单体在常见的有机溶剂中具有良好的溶解性，可通过电化学直接聚合的方式在基底上直接制备聚合物薄膜，解决了金属配合物材料在基底上成膜难的技术问题；
[0039](2)本专利技术制备的聚合物薄膜可实现中性态红色到蓝色的稳定可逆的转变，在显示器、智能窗或手机壳中有良好的应用；
[0040](3)本专利技术通过循环伏安法制备聚合物薄膜，是以接枝的咔唑为电聚合基团，金属配合物为中心基团，得益于接枝咔唑于中心配合物之间的烷基链，可以打断咔唑与中心金属配合物之间的共轭效应，降低二聚咔唑对金属配合物电致变色性能的影响，可使金属配合物通过咔唑的电化学反应直接在电极表面上生成薄膜。
附图说明
[0041]图1为实施例1制备的咔唑接枝的金属配合物单体的核磁共振氢谱图；
[0042]图2为实施例2制备的咔唑接枝的金属配合物单体的核磁共振氢谱图；
[0043]图3为实施例3通过电化学循环伏安法制备金属配合物薄膜过程的聚合曲线图；
[0044]图4为实施例3通过电化学循环伏安法制备金属配合物薄膜的红外吸收光谱图；
[0045]图5为实施例3制备的聚合物薄膜在300～1100nm波长下从0～1.5V内多电位下的紫外吸收光谱图；
[0046]图6为阶跃下实施例3制备的聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种咔唑接枝的金属配合物单体，其特征在于，其结构式如下：其中，独立的为C1～C10中的任意一种烷烃。2.权利要求1所述的咔唑接枝的金属配合物单体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将咔唑单体(1)、溴取代的烷烃、无机碱A、相转移催化剂和有机溶剂A混合后进行反应得到单体(2)；S2、将单体(2)、对羟基苯甲醛、无机碱A、相转移催化剂和有机溶剂A混合后进行反应得到单体(3)；S3、将单体(3)、2
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乙酰基吡啶、无机碱B、胺源和有机溶剂B混合后进行反应得到单体(4)；S4、将单体(4)、无机碱C和有机溶剂C混合后进行反应即得咔唑接枝的金属配合物单体(5)；所述咔唑单体(1)、单体(2)、单体(3)、单体(4)和金属配合物单体(5)的结构式分别如下：
所述金属配合物单体(5)中的m取值范围为10～100。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，咔唑单体(1)、溴取代的烷烃、无机碱A、相转移催化剂和有机溶剂A的摩尔比为1～2：2～5：0.3～1：0.5～5：20～40；所述反应的温度为60～160℃，反应的时间为6～72h；所述溴取代的烷烃为一个溴取代的C1～C10中的任意一种烷烃；所述无机碱A为碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、碳酸氢钾和碳酸氢钠中的一种或几种；所述相转移催化剂为18
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冠醚
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6、四丁基溴化铵和四丁基碘化铵中的一种或几种；所述有机溶剂A为乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺和乙腈中的一种或几种。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，单体(2)、对羟基苯甲醛、无机碱A、相转移催化剂和有机溶剂A的摩尔比为0.5～2：1～5：0.3～1：0.5～5：20～40；所述反应的温度为60～160℃，反...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维军，邵雄超，黄麒翟，张诚，杨钰华，蒯羽，常宇晨，李育飞，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：