[发明专利]紫精衍生物电致变色和电致荧光变色材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了紫精衍生物电致变色和电致荧光变色双功能材料及其制备方法与应用。该制备方法以4,4'‑联吡啶为原料，与1‑氯‑2,4‑二硝基苯发生亲核取代反应生成Zincke盐；然后对氟硝基苯与含氮芳香杂环发生亲核取代反应生成硝基化合物，后使用水合肼作为还原剂，将硝基化合物还原为氨基化合物；将上述两步反应的产物进行Zincke反应生成目标产物。本发明为紫精衍生物引入了具有推电子效应的苯并咪唑基团，与缺电子联吡啶基团形成推电子‑吸电子效应，降低了变色电压，提高了光学对比度；同时为紫精衍生物引入了电致荧光变色功能。

技术领域

本发明涉及电致变色和电致荧光变色材料，具体涉及一种紫精衍生物作为电致变色和电致荧光变色双功能材料及其制备方法，属于光电材料的技术领域。

背景技术

电致变色材料在数伏电压的驱动下即可实现其光学性质，包括透明度、反射率及颜色等的可逆变化，使得它在微电子、节能建筑、汽车工业和国防军工及航天航空等领域具有广阔的应用前景。作为一项新兴的产业化技术，电致变色技术潜在市场巨大，必将对产业升级、行业发展、甚至国民经济产生不可忽视、深远的影响。而电致荧光变色，是指在外加电压作用下材料的发光颜色或者强度发生可逆变化。作为一种年轻的技术，近几年来因其在信息显示、生物成像和信息储存等领域的潜在应用，受到了科研工作者的广泛关注。

电致变色技术中的核心技术是电致变色材料。紫精化合物，即联吡啶阳离子盐，于1882年被首次报道。由于其在受到电压、光照、温度等刺激下能够在三种不同颜色的存在形式之间相互转换而受到了广泛的关注。近年来，紫精化合物在电致变色领域的应用备受瞩目。由于紫精化合物结构的可调性，赋予紫精化合物多种功能，也是科研工作者研究的方向。

中国发明专利申请201910994596公开了一种新型紫精电致变色材料的制备及其应用。该技术新型的紫精衍生物具有稳定的共轭结构，通过改性使得紫精衍生物的光学对比度有所提升，驱动电压有所下降；然而该技术所提供的电致变色材料仍具有较低的光学对比度(50％)和较高的驱动电压(1.3V)，同时，所提供的电致变色材料也不具备电致荧光变色性能。

中国发明专利201910460297.2公开了紫精衍生物的电致变色材料及其制备方法。该发明引入了吡咯和咔唑基团，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；并可以得到双极性电致变色器件，实现更高的对比度，具有多种颜色变化；然而该技术所提供的电致变色材料具有较高的驱动电(1.4V)，同时，由于吡咯和咔唑不是荧光基团，不能赋予紫精衍生物电致荧光变色性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供了一种具有高对比度的，低驱动电压可作为电致变色和电致荧光变色双功能材料的紫精衍生物电致变色和电致荧光变色材料及其制备方法。

该紫精衍生物电致变色和电致荧光变色材料引入了具有推电子效应苯并咪唑基团，与缺电子联吡啶基团形成推电子-吸电子效应，提高了光学对比度，降低了变色电压；同时为紫精衍生物引入了电致荧光变色性质。

本发明目的通过如下技术方案实现：

紫精衍生物电致变色和电致荧光变色双功能材料，具有如下的分子结构式(A)：

所述的紫精衍生物电致变色和电致荧光变色双功能材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将苯并咪唑、对氟硝基苯、碳酸钾溶解在第一溶剂中，室温搅拌后在惰性气氛中100℃～120℃下加热回流24h～48h；反应后冷却至室温，沉淀析出，过滤，得到沉淀；洗涤；过硅胶层析柱，得N-(4-硝基苯基)苯并咪唑；

2)将所得N-(4-硝基苯基)苯并咪唑、Pd/C、水合肼与第二溶剂混合均匀，在惰性气氛中80℃～90℃下回流12h～15h；反应后趁热过滤；取滤液，旋蒸除去溶剂；过硅胶层析柱，得N-(4-氨基苯基)苯并咪唑；