电致变色材料广泛应用于汽车自动防眩目后视镜、电子传感器、军事装备伪装、信息显示、护目镜和建筑或汽车用电致变色智能窗等电化学领域。紫精类变色材料因其色彩丰富、颜色变化种类繁多、响应时间短、低驱动电压、成本低、可设计性等优势而受到研究者们的青睐。但在电化学反应中,高浓度的紫精着色自由基阳离子在电极表面易形成二聚体,导致器件褪色不完全和循环稳定性差。而响应时间和循环稳定性是评价电致变色器件性能的两个重要因素。针对上述问题,本课题通过Menschutkin以及自由基聚合反应设计合成了一系列含(不)对称紫精小分子和聚合物,引入聚离子液体来提高离子导电性并作为支撑介质,组装成器件并对其变色性能进行了研究。主要研究内容如下:第一部分,紫精化合物的合成及表征。本课题以4,4’-联吡啶与相应的卤代烃为原料,通过Menschutkin反应设计合成了一系列含(不)对称紫精小分子,包括对称庚基紫精(DHV)、对称乙烯基苄基紫精(VBV)、1-庚基-1’-乙烯基苄基紫精(HBV)和1-庚基-1’-(1-己基-1’-庚基-4,4’-联吡啶)基紫精(HHV)。含有可聚合双键的紫精小分子(HBV)发生自由基聚合反应生成了聚(1-庚基-1’-乙烯基苄基紫精(PHBV)。以1-乙烯基-3-丁基基咪唑溴盐(VBIm Br)与VBV为原料,通过自由基聚合反应合成了紫精共聚物(Poly(VBIm-co-VBV))。运用~1H NMR和FT-IR表征了紫精类变色材料的结构,结果表明成功合成了一系列含(不)对称紫精小分子和聚合物。第二部分,紫精类器件的制备及性能研究。本课题将紫精化合物、二茂铁(Fc)和聚离子液体共混得到电致变色离子凝胶电解质,通过刮涂法组装了紫精类电致变色器件,并从循环稳定性、光谱电化学和循环伏安法等方面研究和比较了不同紫精取代基对电致变色器件性能的影响,获得了不同颜色的紫精。结果表明,对称庚基紫精在606 nm处,着色效率可达164.1 cm~2/C;在测试4000次后光学对比度的保留率为96.1%,具有优异的循环稳定性。第三部分,聚离子液体在紫精类变色器件中的性能研究。本课题合成了聚(1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐)(Poly(VBIm Br)),并将其与乙基紫精和Fc共混得到电致变色离子凝胶电解质,通过刮涂法组装了紫精类电致变色器件,并从循环稳定性、光谱电化学和循环伏安法等方面研究和比较了聚离子液体、二茂铁以及紫精阴离子对电致变色器件性能的影响。结果表明,乙基紫精在604 nm处,光学对比度最大为52%,着色效率可达134.8 cm~2/C;在测试4000次后光学对比度的保留率为81.1%,具有良好的循环稳定性。