【摘 要】
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1,10-菲啰啉(邻菲啰啉)是含有氮原子的刚性平面六元杂环结构,是稳定的π电子受体,易与过渡金属离子配位形成稳定的配位化合物,而且1,10-菲啰啉还可以通过引入不同的官能团来改变其结构。本文以1,10-菲啰啉衍生物为配体,与过渡金属离子配位形成过渡金属配合物,详细研究了配体和中心金属离子对过渡金属配合物电致变色性能的影响。本文共分五章,具体研究内容如下:第一章阐述了电致变色的发展及其应用,介绍了电
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1,10-菲啰啉(邻菲啰啉)是含有氮原子的刚性平面六元杂环结构,是稳定的π电子受体,易与过渡金属离子配位形成稳定的配位化合物,而且1,10-菲啰啉还可以通过引入不同的官能团来改变其结构。本文以1,10-菲啰啉衍生物为配体,与过渡金属离子配位形成过渡金属配合物,详细研究了配体和中心金属离子对过渡金属配合物电致变色性能的影响。本文共分五章,具体研究内容如下:第一章阐述了电致变色的发展及其应用,介绍了电致变色器件构造和评价器件性能的方法,综述了电致变色材料分类及研究进展,重点综述了有机金属配合物类电致变色材料的研究现状,最后提出本文的研究目的和意义。第二章以3-氯丙酰氯和甲苯(苯甲醚)为起始原料,通过傅克酰基化、Skraup反应合成5种4,7位苯基上R基取代的1,10-菲啰啉衍生物配体(L1-L5),L1-L5分别与五羰基氯铼配位反应得到五个铼的配合物。通过~1H NMR、13C NMR、IR和HRMS等手段确认结构。通过循环伏安法对这类配合物进行电化学性能测试,实验表明其具有较好的电化学可逆性。对该类配合物制备的电致变色器件进行紫外-可见吸收光谱法、光谱动力学和计时电流法等测试,研究了其电致变色性能,探讨了不同取代基对电致变色性能影响。实验结果表明,该类配合物实现黄色到绿色的颜色转变,有着较好的循环稳定性和较快的响应时间。第三章选取非贵金属(Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+)与配体(L1和L2)发生配位反应合成了10种过渡金属配合物,通过IR和HRMS确认了配合物的结构。研究了这些配合物的电致变色性能,考察了不同金属中心离子和配体对电致变色性能的影响。结果表明,不同金属中心离子对器件的着色态颜色影响较大,得到了紫红色、黄色、紫色、绿色、灰绿色等多种着色态颜色,其中Fe2+的配合物具有最大光学对比度、最好的循环稳定性、最高的着色效率;Co2+、Ni2+、Cu2+配合物的光学对比度较低,循环稳定性较差;Zn2+配合物虽然光学对比度不高,但循环稳定性较好。与第二章的铼配合物相比,表明改变金属中心离子,颜色变化更多样,且光学对比度和循环稳定性都有一定提升。第四章以1,10-菲啰啉为原材料,经过浓硫酸和浓硝酸氧化处理得到5,6-二酮-1,10-菲啰啉,再与邻苯二胺(4-甲氧基邻苯二胺、3,4-二氨基苯甲腈)发生缩合反应得到3种11位取代的二吡啶并[3,2-a:2’,3’-c]吩嗪配体(L6-L8),并通过~1H NMR、13C NMR、IR确认结构;L6-L8与非贵金属(Fe2+、Co2+、Ni2+)发生配位反应形成9种过渡金属配合物,通过IR和HRMS确认结构。通过循环伏安法,紫外-可见吸收光谱法,光谱动力学和计时电流法对配合物进行了电化学及电致变色性能测试。研究结果表明,不同配体和不同的金属中心对其电致变色性能均有影响,并且氰基取代的配体(L8)形成的金属配合物均具有较低的驱动电压、较高的光学对比度和较好的循环稳定性。与第三章Fe2+、Co2+、Ni2+配合物相比,除Fe2+配合物之外,改变配体对同一类的金属配合物的着色态颜色有较明显变化;Co2+和Ni2+配合物的光学对比度、循环稳定性有较大改善。第五章总结了本论文主要研究结果,并对金属配合物的未来发展进行了展望。
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