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省/校研究生科研创新计划项目中期检查表2013年10月21日项目名称：项目负责人：指导教师：所在学院：化学生物与材料工程学院1、项目进展情况：（1）电致变色材料的制备与表征合成了4个电致变色材料L1-Fe、L1-Ru、L2-Fe和L2-Ru，其结构式分别如下NNNBrNNNBrFe2PF6-L1-FeNNNBrNNNBrRu2PF6-L1-RuNNNO2NNNNNO2Fe2PF6-L2-FeNNNO2NNNNNO2Ru2PF6-L2-Ru四种材料的结构表征(NMR)：NNNNNNNNMRR其中，R代表图1四种材料的结构式及其核磁（NMR）谱图（2）四种材料电致变色性能研究1.为了研究四种配合和的光学性质,我们分别测了配体和金属配合物在溶液中的紫外-可见吸收谱图,并和金属配合物在ITO上得到的固体膜的吸收谱图对比（如图2所示）,研究发现所有的配体在可见光范围内都没有吸收峰,而金属配合物溶液和ITO膜都有特定的吸收峰,并且ITO膜的吸收峰相对于配合物溶液有一定的红移。3004005006007000.00.20.40.60.81.0AbsorbanceWavelength(nm)L1-Ru-SL1-Ru-LL13004005006007000.00.20.40.60.81.0AbsorbanceWavelength(nm)L2-Ru-SL2-Ru-LL23004005006007000.00.20.40.60.81.0AbsorbanceWavelength(nm)L1-Fe-SL1-Fe-LL13004005006007000.00.20.40.60.81.0AbsorbanceWavelength(nm)L2-Fe-SL2-Fe-LL2图2四种材料在乙腈溶液和ITO玻璃上的UV-Vis吸收光谱图，其中：蓝色曲线是配体在THF（1×10-5mol/L）中的吸收光谱；红色曲线是配合物在乙腈溶液中（1×10-5mol/L）的吸收光谱；黑色曲线是配合物在ITO表面上涂布沉积膜的吸收光谱。2.为了研究四种配合和的光学性质,我们分别测了配体和金属配合物在溶液中的紫外-可见吸收谱图,并和金属配合物在ITO上得到的固体膜的吸收谱图对比（如图2所示）,研究发现所有的配体在可见光范围内都没有吸收峰,而金属配合物溶液和ITO膜都有特定的吸收峰,并且ITO膜的吸收峰相对于配合物溶液有一定的红移。4505005506006507000.030.040.050.060.070.08Absorbance(a.u.)Wavelength(nm)L1-Ru0V2V4505005506006507000.130.140.150.160.17Absorbance(a.u.)Wavelength(nm)L2-Ru0V2V5005506006507000.060.080.100.120.140.160.183VAbsorbance(a.u.)Wavelength(nm)L1-Fe0V4505005506006507000.010.020.030.040.050.060.07Absorbance(a.u.)Wavelength(nm)L2-Fe0V3V图3四种材料的ITO薄膜的电致变色吸收光谱图2.电致变色膜和电致变色器件的制（1）电致变色膜制备：合成了一系列三联吡啶-三苯胺金属配合物材料，其结构式如下：图4电致变色变色材料分子结构（其中，M代表Ru2+或Fe2+等）将这种金属配合物配成10-3M5mL的二氯甲烷配体溶液，称取0.1g四丁基六氟磷酸铵(n-Bu4NPF6)电解质，摇匀充分溶解后，工作电极为ITO电极，对电极为铂丝电极，参比电极为Ag/AgCl电极，采用循环伏安法进行电化学聚合,可得到均匀的电致变色聚合物膜。其AFM图如下:(A)(B)NNNNNNNNMRR其中，R代表(C)(D)图5.聚合物的AFM图，聚合物-1-Ru(A);聚合物-1-Fe(B);聚合物-4-Ru(C);聚合物-4-Fe(D)通过AFM得到的表面结构相对平整，但是也有凹陷部分存在。总体来说金属配合物通过电化学聚合得到的膜片都是比较均匀，可应用于电致变色玻璃和智能窗等。（2）电致变色膜的性能研究：3004005006007000.000.150.300.450.600.750.90AbsorbanceWavelength/nmPoly1-RuPoly1-FePoly4-RuPoly4-FePoly7-RuPoly7-Fe图6不同聚合物的固体薄膜UV-vis图.图6说明所有的聚合物在可见光范围内都有特定的吸收峰,外观上呈鲜艳的紫色和橘红色。(3)聚合物膜片的电致变色特性为了研究配合物的电致变色特性，我们把以ITO上的金属配合物的聚合物为工作电极，对电极为铂丝电极，参比电极为Ag/AgCl电极，增加扫描电压，在电位扫描的第一循环电位区间0-2.0V之间，每增加一点电压，就跟踪测试一次紫外吸收图，随着电压的增加，金属聚合物的膜片由变色(如1-Ru由橙红色逐渐变为蓝色)。从紫外可见吸收的图谱可以看出，在312nm处，随电压增加，其吸收峰逐渐下降，这是由于聚合物的π–π*跃迁的吸收峰所引起。3004005006007000.10.20.30.40.50.6AbsorbanceWavelength/nm0V1.2V1.3V1.35V1.4V1.5V1.6V1.7V1.8V2.0V图7.聚合物1-Ru在0.0-2.0V电压下的吸收光谱变化及电致变色图.3004005006007000.10.20.30.40.50.6AbsorbanceWavelength/nm0V1.0V1.05V1.08V1.10V1.12V1.15V1.20V1.25V1.3V1.4V1.5V2.0V图8.聚合物1-Fe在0.0-2.0V电压下的吸收光谱变化及电致变色图.3004005006007000.00.30.60.91.21.5AbsorbanceWavelength/nm0V1.0V1.1V1.2V1.3V1.4V1.6V1.8V2.0V2V0V图9.聚合物2-Fe在0.0-2.0V电压下的吸收光谱变化及电致变色图.3004005006007000.40.60.81.01.2AbsorbanceWavelength/nm0V1.1V1.8V2.0V2V0V图10.聚合物2-Ru在0.0-2.0V电压下的吸收光谱变化及电致变色图.图11.6种聚合物在0.0-2.0V电压下的电致变色图.由以上光谱和电致变色图片可以看出这类材料具有很好的电致变色性质,变色对比性强,驱动电压低,有极大的应用价值。(4)全固态电致变色器件的制备将带有聚合物膜的ITO玻璃与另一片涂有均匀的PMMA/LiClO4的凝胶电解质的ITO黏贴在一起组成电致变色器件，并将其置于真空干燥箱中在80℃下烘12小时即可得到全固态电致变色器件。给器件两端施加0-2V的电压,即可得到如下图所示的可逆变色器件。图12.全固态电致变色器件在0-2V的电致变色图片由目前的研究可以看出三联吡啶金属配合物是一类电致变色性能优良的电致变色材料,由他们制备出的电致变色膜和器件都有着广泛的应用研究价值。2、项目主要成果：1)相关专利两篇(其中一篇已授权,一篇待授权)；2)一篇SCI论文已投,待接受；经费使用情况项目经费（元）2500已下拨费用（元）1500已使用经费（元）1500材料费（实验试剂和实验耗材等）400元测试费（样品测试费与性能测试费等）400元科研业务费（调研差旅费及成果鉴定费等）500元其它（打印、复印费，图书等文献资料的购置费等）200元下一阶段实施计划2013年8月～2014年1月：以柔性TIO塑料基片替代ITO玻璃，制备大面积化的电致变色器件；研究影响器件性能的因素，优化条件，找到最佳制备工艺参数；制备柔性电致变色器件，研究其作为节能智能窗的可能途径。2014年1月～2014年3月：优化器件结构，全面总结影响“材料结构-器件结构-器件性能”的构效关系，进一步探讨节能智能窗应用的可能性。项目总结报告，发表论文，申请专利。指导教师意见指导教师签字：年月日所在学院意见分管领导签字：年月日（加盖公章）研究生部意见分管领导签字：年月日（加盖公章）