[发明专利]一类新型不对称紫精化合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一类新型不对称紫精化合物，该类化合物由受体4,4'‑联吡啶、不同给体基团及不同的抗衡阴离子组成，结构式为本发明还公开了上述不对称紫精化合物的合成方法，主要是将不同富电子给体基团与缺电子的紫精双阳离子结合，再改变不同的抗衡阴离子得到一类具有不同抗衡阴离子的不对称紫精化合物；此类紫精化合物具有相对稳定的电致变色性能，在电刺激下，紫精化合物因其发生可逆的氧化还原反应而伴随丰富的颜色变化，因此以这种紫精化合物为电活性材料可以制备低电压驱动且颜色变化丰富的电致变色器件。

技术领域

本发明属于有机光电信息材料与器件领域，更具体地说，涉及一类新型不对称紫精化合物及其制备方法和应用。

背景技术

在电化学刺激下趋于可逆地改变颜色的材料称为电致变色材料，这种现象称为电致变色(EC)。这些材料已被广泛用于防眩后视镜或低功耗显示器的电致变色器件(ECD)中。电致变色(EC)材料可以大致分为两大类，即无机材料和有机材料。无机材料包括过渡金属和金属氧化物、普鲁士蓝系、镧系配合物等。有机材料包括紫精衍生物(1,1′-二烷基4,4′-双吡啶鎓)、TTF(四硫富瓦烯)衍生物、TCNQ(四氰基喹啉二甲烷)衍生物、醌、导电聚合物，其中导电聚合物包括聚噻吩(PTh)、聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)。这些材料最重要的特性是它们在低电压驱动下，氧化/还原状态之间可以显示颜色变化。此外，EC材料的化学结构设计在确定其不同波长下的光吸收能力方面起着至关重要的作用，使其成为低功率应用的良好候选者。

在这些类别的材料中，有机电致变色材料因其光学性能较好、色彩丰富、颜色转换快、循环可逆性好、结构易于修饰、成本低廉而受到广泛的青睐。其中有机小分子紫精化学结构容易修饰、氧化还原态比较丰富、而且紫精具有良好的氧化还原可逆性和优异的电子接受能力。因此，这类材料也被广泛用于节能智能窗户和储能设备等应用领域。而之前报道过将很多吸电子基团引入紫精，发现吸电子基团增强了紫精的缺电子性，降低了电致变色器件的动力学稳定性。因此需要通过将不同富电子给体基团引入紫精，利用电子给体和电子受体单元之间的电子转移，增强了紫精化合物结构的稳定性；以这种紫精化合物作为电致变色活性材料可以开发出大面积且颜色丰富变化的电致变色器件，并进一步可实现其在智能窗中的应用。

发明内容

为了进一步改善紫精化合物在智能窗等电致变色材料中的应用，实现更低电压下实现多颜色可逆的变化，本发明提供一类新型不对称紫精化合物及其制备方法与应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的新型不对称紫精化合物是将三联吡啶化合物引入到4,4'-联吡啶上，然后通过离子交换从而得到具有不同抗衡阴离子的紫精化合物，利用给体三联吡啶的富电子特性和受体4,4'-联吡啶的缺电子特性形成了类似D-A结构增强了紫精化合物的稳定性，且这类新型不对称紫精化合物具有良好的可逆氧化还原性；在电刺激作用下，这类新型不对称紫精化合物发生可逆的氧化还原反应并伴随着颜色变化，以此类新型不对称紫精化合物为活性材料，掺杂合适的电解质进而制成颜色变化明显的电致变色器件。通过器件优化，能制成低电压下颜色变化丰富且循环稳定好的大面积电致变色器件，进而实现其在智能窗中的应用。

本发明公开的一类新型不对称紫精化合物为Tpy-Vio-X^-，结构通式如下所示：

其中，

X₁^-为I^-、Cl^-、TFSI^-、PF₆^-、Br^-、ClO₄^-或BF₄^-中的任意一个；