[发明专利]一种基于咪唑型离子液体修饰的三苯胺类衍生物的材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种如式(I)所示的咪唑型离子液体修饰的三苯胺类衍生物及其制备方法，所述的三苯胺类衍生物可作为聚合单体在制备电致变色薄膜中的应用；本发明所述的方法合成的材料聚合得到的薄膜可应用于电致变色领域，具有相比于未接离子液体材料更快速的响应时间，是性能优秀的电致变色材料。

(一)技术领域

本发明涉及一种咪唑型离子液体修饰的三苯胺类衍生物的制备方法，以及将材料聚合成膜作为新型光电功能材料在电致变色等领域的应用。

(二)背景技术

自上世纪电致变色概念被提出以来，电致变色材料作为一种新型的光电功能材料引起了人们广泛的关注。早期相关领域的研究工作主要集中在无机电致变色材料，如三氧化钨等，这类材料虽然具有良好的电化学稳定性，但颜色种类过于单调，限制了其大规模普及化的应用。而另一方面，聚合物电致变色(PEC)材料具有结构种类多、变色范围广、光学对比度高、加工性能好等优点，被认为是下一代电致变色材料的发展方向。

响应速度作为电致变色材料一项重要的性能衡量指标，对其研究一直未曾停止过。目前，PEC材料响应时间普遍在1秒以上，颜色变化虽然丰富，但过程较慢，极大制约了其在实际应用中的使用，因此，明确电致变色响应速度的影响因素对于设计和制备快速响应的PEC材料具有重要的意义。早先的研究表明，将PEC材料纳米化或与无机纳米材料复合，通过缩短电解质离子的扩散距离或提供更多的离子扩散通道的方式，可以有效提高电致变色响应速度。但这种方法仅仅停留在聚集态结构的改性，缺乏对材料本身分子结构的微观设计，同时，纳米化或与纳米材料复合工艺复杂、可重复性差，容易造成结构缺陷，不仅复杂了实验步骤，也使成本增加。另一方面，张诚等(New J.Chem.,2015,39,5329)将二联噻吩三苯胺(TBTPA)在1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF₄)离子液体修饰的ITO玻璃上电化学聚合，发现由于离子液体在聚合物和电极界面之间“桥梁”的作用，材料的响应时间相比于普通ITO基底提高了近一半。然而，离子液体价格相对较贵，作为电解质使用时成本较高。

基于离子液体高的离子导电性、宽的电化学窗口、优异的电化学稳定性以及三苯胺类导电聚合物较低的氧化电位、高的颜色对比度及良好的电化学稳定性等优点，我们设想将两者优势相结合，通过分子结构设计来缩短离子扩散距离或提高扩散系数。因此，本发明设计合成了一种新型的侧链悬挂咪唑类离子液体的三苯胺类单体，通过电化学聚合法制备成聚合物薄膜，并研究其在电致变色方面的应用。

(三)发明内容

本发明的目的是设计合成一种新型的咪唑型离子液体修饰的三苯胺类物质，并将所述化合物电化学聚合成膜应用于电致变色领域，实现材料的多色显示、快速响应性能。

本发明的技术方案如下：

一种如式(I)所示的三苯胺类衍生物TTPAC₆IL-BF₄：

本发明所述式(I)所示的三苯胺类衍生物的制备方法具体按照如下方法进行制备：

(1)将式(V)所示的中间产物、4-二甲氨基吡啶(4-DMAP)、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDCI)、6-溴-1-己醇溶于二氯甲烷溶液中，于20～40℃下反应12～16h，反应结束后，得到反应液A，经后处理得到式(VI)所示的中间产物；所述式(V)所示的中间产物、4-二甲氨基吡啶、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、6-溴-1-己醇的投料物质的量之比为1：0.5～0.75：2～3：1.5～2；所述二氯甲烷的体积用量以式(V)所示的中间产物的质量计为20～25mL/g；