[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的制备方法，以及与EDOT电化学共聚制备式(Ⅵ)所示的共聚物薄膜的方法；采用本发明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及其制备方法，以及将材料通过电化学共聚的方法聚合成膜，并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1961年电致变色概念被提出以来，电致变色材料成为了一个备受青睐的研究热点。经过往后几十年的发展，种类繁多的电致变色材料不断涌现，其中，共轭聚合物电致变色材料基于其着色效率较高、响应速度快、颜色变化丰富且易于调节的特点，逐渐成为了电致变色材料研究的热点。

响应速度是电致变色材料一项重要的性能衡量指标。目前，PEC材料响应时间普遍在1秒以上，且稳定性远不如无机电致变色材料，我们迫切需要寻找提高响应速度的方法。王宏志等(J.Mater.Chem.A,2014,2,13541)研究表明，将PANI与多孔氧化镍纳米片复合后，由于增大了聚合物与电极的接触面积，为离子的扩散提供了更多通道，同时缩短了扩散距离，电致变色响应速度明显加快。但这种与无机纳米材料复合的方法也有其局限性，通过聚集态结构改性的方式来提高响应速度工艺较为复杂，成本较高，同时成品率低。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。但这种方法需要较多的离子液体作为电解质材料，考虑到离子液体的价格，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，设计合成兼具两者优点的侧链悬挂咪唑类离子液体的三苯胺类单体将具有优异的响应速度。

与此同时，在电化学聚合中，共聚是一种有效调节共轭聚合物电致变色性能的手段。通过控制共聚物的组成可以设计合成新的聚合物，在扩大单体的应用范围、增加聚合物品种的同时，共聚得到的聚合物有望将各单体材料均聚物的性质进行有效的整合。其中，聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)在众多的电致变色共聚物研究文献中被报导的最多。它具有氧化电位低、响应速度快、对比度高、在掺杂态下电化学稳定性好等优点，因此常被选来与其他单体进行共聚。

(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，通过与EDOT电化学共聚的方法将其制备成共聚物薄膜，并将所述共聚物材料应用于电致变色领域，实现材料的快速响应性能。

本发明的技术方案如下：

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(TPAC₆IL-BF₄)：

本发明所述式(I)所示的咪唑型离子液体修饰的三苯胺类衍生物的制备方法具体按照如下步骤进行：

(1)将式(III)所示的化合物、4-二甲氨基吡啶溶(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，在20-40℃下反应12-16h，反应结束后，反应液A经后处理得到式(IV)所示的中间产物；所述式(III)所示的化合物、4-DMAP、EDCI、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；