[发明专利]一类新型紫精聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一类新型紫精聚合物及其制备和应用，所述新型紫精聚合物由紫精受体单元与咔唑衍生物或芴衍生物给体单元结合形成，是一种同时包含供体‑受体的聚合物且在聚合物化学结构中的每个聚合重复单元中既存在电子供体部分，又存在受体部分，在外加电场作用下聚合物可以在两种导电状态之间切换，可应用于电阻开关存储器；同时所述新型紫精聚合物本身具有良好的氧化还原性，在得失电子的过程中伴随着颜色变化，可应用于电致变色器件。

技术领域

本发明属于有机光电功能材料领域，更具体地说，涉及一类新型紫精聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

传统半导体存储器的信息存储主要通过半导体的充电和放电实现，而有机存储器的信息存储则利用有机活性层在外电场刺激下通过低导态与高导态之间的电学转变实现的。有机存储材料具有多样化的分子结构，通过分子结构的设计，可以实现对有机存储器存储性能的调控。以咔唑为骨架结构的电致变色聚合物作为广泛的电致变色聚合物中的一类，表现出良好的电致变色性能。在电阻型存储器中，材料固有的特性在电场作用下会发生变化，如构象转变、电荷转移、氧化还原、相位变化等，从而产生高阻态和低阻态，实现存储性。有机存储材料在电阻式存储领域得到了科学家的广泛关注，被认为是很有潜力的一种新型存储材料。导电聚合物因其独特的光电性能而成为非常具有发展前景的材料。其中咔唑类导电聚合物以其容易形成稳定的极子，拥有高电荷迁移率，电致变色特性和光化学稳定性等各种有利的特性不断吸引着人们的研究热情。

专利CN110105336A-紫精衍生物电致变色材料及其制备方法，提供了一种可以得到双极性电致变色器件，采用的是一种具有较高对比度的电致变色的紫精衍生物，该紫精衍生物同时引入了吡咯和咔改善了紫精化合物核心基团上的缺电子状态。此方案中制备的紫精衍生物应用于电致变色器件具有一定的优越性，但作为有机存储材料其电荷转移能力和稳定性均仍有待提高。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一类新型紫精聚合物的制备与应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明的一类新型紫精聚合物是将芴衍生物给体单元或咔唑衍生物给体单元引入紫精受体上，利用一个重复单元中既存在电子供体部分，又存在受体部分，在外加电场作用下聚合物可以在两种导电状态之间切换，该性能在电阻开关存储器应用中得到了广泛研究。与此同时，重复单元中的紫精受体部分在外加电场的刺激下，其光学属性，包括透射率、吸收率和反射率也会发生可逆变化，进而可制成颜色变化明显的电致变色功能器件。

本发明公开的一类新型紫精聚合物包括Vio-W，Vio-K两种，结构式分别为：

其中，X^-为下列中的任意一个：X^-＝Cl^-,Br^-,I^-,PF₆^-,BF₄^-,TFSI^-；

其中，R1和R2为具有正整数个碳原子的支链、直链、环状烷基链或环状烷醚链；

其中，n₁为2～6正整数个碳原子的烷基直链；n为大于1的整数。

所述的新型紫精聚合物的合成路线如下：

所述的新型紫精电致变色聚合物具体合成步骤为：

(1)化合物2的制备：4,4'-联吡啶和碘甲烷在乙腈或二氯甲烷中回流反应12h以内，反应结束后，将溶液旋干，层析柱提纯，旋干得到化合物2；

(2)化合物4的制备：将化合物3即3,5-二溴苯酚和二溴乙烷溶解在丙酮中，再向溶液中加入适量的相转移催化剂四丁基溴化铵和氢氧化钾，回流反应16～36h；冷却到室温，旋蒸除去大量溶剂，之后用二氯甲烷与水萃取，取有机相旋干，层析柱提纯得到化合物4；