[发明专利]一种新型紫精电致变色材料的制备及其应用

说明书

本发明涉及一种新型紫精电致变色材料的制备及其应用。该制备方法以4,4’‑联吡啶为原料，与卤代烷烃进行Menschutkin反应，合成单取代4,4’‑联吡啶盐；然后通过在单取代4,4’‑联吡啶盐中，引入芳香性的的基团，能够增加分子的共轭结构，进而增加分子的稳定性，提高分子链的耐辐射和耐温性能。此外，随着分子链的增长和芳香性基团的引入，改善了紫精化合物核心基团4,4’‑联吡啶上的缺电子状态，选择合适的取代基，调节分子轨道能级和电荷迁移能力可以获得不同的颜色，为实现多色显示提供了可能。本发明得到的紫精类电致变色材料，其透过率差值更高，变色更快，变色电压较低，使用寿命较长，使用其制备得到的电致变色器件具有突出的变色性能和成本优势。

技术领域

本发明属于光电材料的技术领域，具体涉及一种新型紫精电致变色材料的制备及其应用。

背景技术

电致变色是指在外加电场作用下，材料的光学性能(透射率或反射率)在可见光范围内产生稳定的可逆变化的现象。在外观上表现为颜色及透明度的可逆变化，具有电致变色能力的材料被称为电致变色材料，使用电致变色材料制造的器件称为电致变色器件。电致变色器件的性能与其中的电致变色材料的性能关系密切，选择合适的电致变色材料，使得到的电致变色器件具有颜色变化丰富、颜色变化范围大和低驱动电压等优点。电致变色器件在智能窗、防眩目后视镜以及显示器等领域具有广阔的应用前景。

根据组成的不同，电致变色材料可分为无机电致变色材料和有基电致变色材料。紫精又名紫罗精，是目前研究最为广泛的电致变色化合物之一。紫精类化合物的基本化学结构是由联吡啶的大共轭π-π键骨架和杂原子组成，紫精类化合物具有颜色种类丰富、变色对比度高、变色响应时间短、制备成本低、使用寿命长等优点，但关于制备紫罗精基电致变色凝胶电解质，实现多色电致变色显示的研究较少。

目前所报道的紫精化合物主要是在联吡啶的氮原子上引入饱和烷烃类取代基，由于饱和烷烃基团不与联二吡啶基团产生共轭作用，因此，这些烷烃类取代基团对所构建的紫精化合物的电化学性质影响非常有限，不利于对紫精化合物的电子接收能力以及其变色范围进行调控。例如，在紫精分子上连接甲基、乙基等基团得到的甲基紫精、乙基紫精等，其颜色变化可以从无色变为蓝色，除此之外，单庚基取代的紫精化合物化合物可以显现出与传统烷基取代紫精通常表现的蓝色不同的品红色。因此，芳香性基团的引入，改善了紫精化合物核心基团4,4’-联吡啶上的缺电子状态，调节分子轨道能级和电荷迁移能力可以获得不同的颜色，为实现多色显示提供了可能。

发明内容

本发明是为了克服现有技术合成过程复杂，变色电压高，透过率差值小，颜色种类单一，溶液型电致变色器件电解液泄漏的不足而提供一种新型紫精电致变色材料，该紫精电致变化合物引入芳香性基团，改善了紫精化合物核心基团4,4’-联吡啶上的缺电子状态，降低其电致变色电压，透过率差值更高，变色更快，使用寿命较长，使用其制备得到的电致变色器件具有突出的变色性能和成本优势。

本发明是通过如下技术实现：

本发明提供一种新型紫精电致变色材料，所述电致变色成分的结构是

中的一种或几种组成的混合物，其中，所述结构中的R为碳原子数是1～12的碳链；Z为碳原子数是1～12的碳链；X^-为I^-、Cl^-、Br^-、ClO₄^-、BF₄、PF6^-、TFSI^-中的一种，或其组合。

所述一种新型紫精电致变色材料制备方法的合成路线分别如下：