[发明专利]一种具有多重响应的水溶性紫精类化合物、水凝胶及器件

说明书

本发明涉及一种具有多重响应的水溶性紫精类化合物、水凝胶及器件，在紫精化合物两端引入水溶性离子基团，并在两个吡啶盐中引入富电子的噻吩衍生物单元，得到具有多重响应的水溶性紫精类化合物，之后将噻吩衍生物基团修饰的水溶性紫精类化合物组装到聚丙烯酰胺类水凝胶中，获得了同时具有光致变色、电致变色和电致荧光变色多重响应的水凝胶。与现有技术相比，本发明不仅可以在紫外光照射下，实现1‑2秒内的快速光致变色，也可以在施加1.0‑1.5V电压的条件下实现电致变色和电致荧光变色，是一类有潜力的智能多重变色材料，市场应用前景较好。

技术领域

本发明属于有机光电材料技术领域，涉及一种具有多重响应的水溶性紫精类化合物、水凝胶及器件。

背景技术

智能变色材料能在光、电、力、温度和化学物质等外部刺激下，发生颜色的可逆转换，因而具有重要的科学和应用价值。

在各类智能变色材料中，光致变色、电致变色和电荧光变色材料在防伪加密、光学传感器、智能窗口和信息存储等方面获得了的广泛应用。然而，大多数相关变色材料只对一个或两个外部刺激具有颜色响应，同时具有光致变色、电致变色和电荧光变色三重响应的变色材料体系仍有待开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时具有光致变色、电致变色和电致荧光变色多重响应的水溶性紫精类化合物、水凝胶及器件。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有多重响应的水溶性紫精类化合物，该水溶性紫精类化合物的结构式为：

其中，R为C_kH_2kSO₃^-或C_mH_2mN(C_nH_2n+1)₃⁺，k＝2-7，m＝1-10，n＝1-4；

X^-为Br^-、Cl^-、ClO₄^-、BF₄^-、PF₆^-中的一种；

Ar为噻吩衍生物基团。

进一步地，当R为C_kH_2kSO₃^-时，所述的水溶性紫精类化合物的结构式为：

当R为C_mH_2mN(C_nH_2n+1)₃⁺时，所述的水溶性紫精类化合物的结构式为：

进一步地，Ar选自以下基团中的一种：

其中，R₁至R₅分别独立地选自氢、烷基、烷氧基或芳烃基。

一种具有多重响应的水溶性紫精类化合物的制备方法，当R为C_kH_2kSO₃^-时，所述的制备方法为：以化合物a为原料，与磺酸内酯在有机溶剂中反应，后经分离纯化，即得到所述的水溶性紫精类化合物；

所述的化合物a的结构式为：

具体过程为：