結構可控的新型多重變色複合材料的製備及性能研究

《結構可控的新型多重變色複合材料的製備及性能研究》是依託上海電力大學，由鄒祺擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：結構可控的新型多重變色複合材料的製備及性能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄒祺
• 依託單位：上海電力大學

項目摘要

本研究創新構建一系列新型有機-無機複合光電材料，將具有離子調控變色性能的有機光致變色體系以共價鍵修飾的方式引入到性能優異的無機電致變色材料中，用光化學、電化學的方法驅動材料發生分子結構的可逆變化，進而調諧材料的光譜、顏色等。實現在單一體系內光致變色與電致變色的有機結合，以及由加入離子來驅動材料的變色行為，從而使材料能夠進行複雜的可控制的光譜和顏色變化，即獲得了結構可控的具有光致變色、電致變色和離子致變色的多重變色複合光電材料。並且，通過理論模擬計算等手段來研究此類材料在光、電、離子作用下的變色機制。篩選出部分高性能複合材料，嘗試製備其分子器件並研究器件的物理化學性質。這些工作可為設計具有離子調控變色性能的多功能光電分子開關材料提供重要的參考價值，並為其將來在節能、環保、納米級邏輯設備等領域的套用打下良好的基礎。

結題摘要

新型高性能光電開關材料的研究，尤其是具有可控刺激回響和多通道信號輸出特性的可控開關材料的研究，已成為當今世界重大科學技術領域的前沿課題之一。本項目系統地探討將具有離子調控變色性能的有機二芳基乙烯分子以共價鍵修飾的方式引入到無機雜多酸類電致變色材料，發展新型的具有多重調控變色機制的複合光電材料。首先重點關注分子識別基團的設計，製備了一系列具有離子調控變色能力的二芳基乙烯光致變色分子材料。通過量子化學計算探究光致變色分子與光物理化學性能之間的構效關係，重點關注二芳基乙烯材料的結構對熱穩定性的影響，篩選並設計得到性能優異的光致變色分子材料。進一步選取合適的無機錳-安德森型（Mn-Anderson type）雜多酸類電致變色材料，並對其表面進行功能化修飾，將有機分子以共價鍵負載於無機材料表面，製備了結構可控的有機-無機複合材料。發現複合材料具有多重輸入和輸出特性，即可以用光、電和離子來驅動材料發生光譜和顏色變化，實現在單一體系內光致變色與電致變色的有機結合。項目執行期間，取得多項創新性成果，如首次發展了基於席夫鹼（Schiff Base）的離子門控光致變色材料併合理提出了全新的門控機制，首次發明經濟製備基於呋喃的二芳基環戊烯的新方法並實現了材料強螢光和無生物毒性，設計合成了在單一體系內實現光、電流和離子共同調控顏色、吸收和螢光的新型材料等。該項目通過實施，本人負責項目的設計、具體實施和論文的撰寫。已在Chem. Commun.、J. Mater. Chem. C、Langmuir、J. Phys. Chem. A等國際主流有影響的學術刊物上發表了相關工作9篇學術論文，其中SCI收錄8篇，申請4項中國發明專利，並且2項中國發明專利已授權。這些研究成果的取得，為新型多重變色有機無機複合材料的製備及性能研究奠定了重要的實驗基礎並提供了一定的理論依據。