CN102965096A - 一种紫精化合物电致变色材料及其电致变色器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种紫精化合物电致变色材料,其为化合物二氯化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐。本发明还提供了一种含有所述紫精化合物电致变色材料的电致变色器件。本发明合成的新型电致变色材料,利用新匹配方法,并将其制备成相互匹配的电致变色电极,组装获得的电致变色器件变色时间短,透过率差高,且性能稳定,制备技术可大量推广,适于实际生产及广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于功能材料技术领域,具体涉及了一种紫精化合物电致变色材料及其电致变色器件。
背景技术
电致变色是指材料的光学属性(如透过率、颜色等)在外加电场下发生可逆的颜色变化,而具有这种性质的材料我们称之为电致变色材料,而具有这种功能的器件则是电致变色器件。基于此性能,该器件可应用于电致变色智能调光玻璃窗、电致变色显示器以及汽车自动防眩目后视镜。
电致变色窗(ECW)是一个有效的太阳能控制器,它能够调节可见和部分近红外光的射入,而仅仅1~3V的电压即可实现该功能。与传统的遮阳和太阳能控制装置相比,它有许多优点:普通的百叶窗或窗帘将窗外风景完全遮蔽,而ECW则克服了此缺点,提供了便捷舒适的眩光控制和热管理;ECW驱动本身很省电(甚至可以光伏驱动),也可以纳入中央电器管理,它具有几乎无限的色彩选择,并且可以阻断太阳光的直射和漫散射辐照,可选择性地吸收或反射外界的热辐射和内部的热扩散,减少办公大楼和民用住宅在夏季保持凉爽和冬季保持温暖所消耗的大量能源;同时,能耗低,尤其当其处于恒定着色或褪色状态时消耗几乎为零。
发明内容
为了拓展电致器件的应用,增加电致器件的循环寿命,本发明的目的在于提供一种紫精化合物电致变色材料。
本发明的另一目的是提供含一种电致变色器件。
为了实现本发明的目的,本发明的技术方案如下:
一种紫精化合物电致变色材料,其为化合物二氯化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐,其结构式如下:
一种制备紫精化合物电致变色材料的方法,其包括如下步骤(可参考图1):
(1)溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
按比例称取4,4’-联吡啶和2-溴二乙基膦酸二乙酯,溶于有机溶剂中后,在50~80℃下回流20~30小时,得到固体溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐;
(2)二溴化1-(溴己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
将步骤(1)所得的溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐放于有机溶剂中加热至100~150℃回流,随后向其中滴加1,6-二溴己烷,反应12~48小时后,得二溴化1-(溴己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐;
(3)二氯化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
将氢氧化钠置于二甲基亚砜(DMSO)中搅拌,加入咔唑和二溴化1-(溴己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐,室温下搅拌5~6小时;过滤,减压蒸馏除去DMSO;将上述混合物溶于甲醇中,加入盐酸使膦酸酯脱酯化;分别在水、乙酸乙酯中洗涤,得到纯净的二氯化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸-2-乙基)-4,4’联吡啶盐(CV)。
优选的,步骤(1)还包括后处理步骤:将回流后的混合物减压蒸馏除去溶剂,并用低极性有机溶剂(***或石油醚)洗涤沉淀,得到苍黄色固体溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐。
优选的,步骤(1)中所述4,4’-联吡啶、2-溴二乙基膦酸二乙酯和有机溶剂的物质的量和体积比为1:0.8~1.2:1~5mol/mol/L。更优选的,步骤(1)中所述4,4’-联吡啶、2-溴二乙基膦酸二乙酯摩尔比为1:1。
步骤(1)中所述有机溶剂优选为乙腈,乙酸乙酯等。
优选的,步骤(2)还包括后处理步骤:将混合物减压蒸馏除去有机溶剂,并用低极性有机溶剂(***或石油醚)洗涤沉淀,得到二溴化1-(溴己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐。
优选的,步骤(2)中所述有机溶剂为甲醇、水或其混合物等。
优选的,步骤(2)中所述1,6-二溴己烷与溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的摩尔比为1:0.7~1.2。
优选的,步骤(3)中所述氢氧化钠与二甲基亚砜(DMSO)的质量体积比为1g:10~20mL。
优选的,步骤(3)中所述咔唑和二溴化1-(溴己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐和DMSO的比例为2~5mol:1mol:5~10L。
本发明还提供了一种电致变色器件,其包括第一电极(即工作电极)和与该第一电极相对的第二电极(对电极);在所述第一电极或第二电极的任一个上的电致变色层;和设置在所述第一电极和第二电极之间的电介质层;其中所述电致变色层包括上述电致变色材料。
优选的,所述第一电极包括:第一透明导电衬底,置于第一透明导电衬底表面的多孔半导体薄膜,和吸附于多孔导电半导体薄膜表面的上述电致变色材料,所述电致变色材料与电介质层相接触。
优选的,所述第二电极包括:第二透明导电衬底,置于第二透明导电衬底表面的多孔半导体薄膜,和吸附于多孔导电半导体薄膜表面的三苯胺物质,所述三苯胺物质与电介质层接触。
优选的,所述三苯胺物质为(4-联苯胺)苯甲基膦酸(TPA),其结构式如下所示:
所述(4-联苯胺)苯甲基膦酸的制备方法如下:将三苯胺醛和硼氢化钠加入甲苯和甲醇的混合溶液中,冰浴下搅拌4~12小时,得到还原好的4-联苯胺苯甲醇。再将得到的4-联苯胺苯甲醇与亚磷酸三乙酯在氮气保护下,以溴化锌为催化剂,室温下搅拌20~36小时。将混合产物过滤,减压干燥后,加入盐酸甲醇溶液,回流5~10小时,用H2O和二氯甲烷洗涤三次,得到淡绿色(4-联苯胺)苯甲基膦酸(TPA)。
所述电致变色器件工作原理如下(如图2所示):
当开关A处于闭合状态,而B处于开路状态时,电流沿导线逆时针传播。工作电极失去电子,紫精化合物由二价正阳离子状态转变为正一价阳离子自由基,从透明状态转变为深蓝色状态;此时,对电极由于得到等当量的电子,发生氧化还原反应,亦从透明状态转变为深绿色状态。而此时的电解液中,由于电极表面的电荷得失,锂离子和六氟磷酸根离子分别移向工作电极及对电极。此时,器件处于着色状态。
在器件处于着色状态时,打开开关B,闭合开关A,电流便沿着导线顺时针流动。工作电极得到电子,处于深蓝色的正一价阳离子自由基状态的紫精化合物被氧化成透明的正二价阳离子,对电极材料发生还原反应,深绿色状态褪至无色状态。此时,器件处于透明状态。
如此,便实现了器件由透明至着色,再由着色至透明状态的转换。
优选的,所述透明导电衬底为TCO。TCO(Transparent Conductive Oxide)玻璃,在平板玻璃表面通过物理或化学镀膜方法均匀的镀上一层透明的导电氧化物薄膜,这种玻璃我们称之为TCO玻璃。TCO导电玻璃通常有ITO(氧化铟锡导电玻璃),AZO(氧化锌铝导电玻璃)以及FTO(氟化参杂氧化铟锡导电玻璃)。更优选的,本发明中使用的是透明导电衬底均采用FTO玻璃,它是掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(SnO2:F)。SnO2是一种对可见光透明的宽带隙氧化物半导体,禁带宽度3.7-4.0eV,具有正四面体金红石结构。在掺了氟之后,SnO2薄膜具有对可见光透光性好、紫外吸收系数大、电阻率低、化学性能稳定以及室温下抗酸碱能力强等优点。更重要的是,FTO相比于ITO,AZO玻璃,有着很高的热稳定性,在500℃下导电性能仍然很稳定。
优选的,所述多孔半导体薄膜为透明纳米二氧化钛。
优选的,所述电介质层为密封于两透明电极之间的电解液,它的作用是输送电子。电解液需具备透过率高,可见光区域无明显吸收峰,且有一定的导电性能。电解液可以是市场上能够购买的任何能满足条件的电解液。更优选的,所述电解液为六氟磷酸锂的碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯混合溶液。其中六氟磷酸锂的浓度为0.1~0.5mol/L,碳酸丙烯酯与碳酸乙烯酯的体积比为1~1:2。
本发明的有益效果:
本发明中提供的二氯化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸-2-乙基)-4,4’联吡啶盐化合物,作为阴极电致变色材料有着很好的电致变色性能,电致变色透过率差值高,差值窗口大,在可见光区域(50%)及近红外区域均有良好的透过率差,稳定性高。同时本发明中提供的阳极电致变色材料(4-联苯胺)苯甲基膦酸,利用磷酸修饰,将其固定于电致变色电极上,能够制备新型阳极电致变色电极,同样,该物质具备较高的电致变色透过率及稳定性。
本发明中采用的两种电致变色电极均是先采用涂覆法制成多孔纳米半导体薄膜,再利用浸渍吸附法制备而成。这种制备方法摒弃了原来高成本的真空镀膜以及对导电衬底要求极高的电化学沉积方法,使得大面积化产品化得以实施。
本发明合成的新型电致变色材料,利用新匹配方法,并将其制备成相互匹配的电致变色电极,组装获得的电致变色器件变色时间短,透过率差高,且性能稳定,制备技术可大量推广,适于实际生产及广泛应用。
综上所述,本发明提供的新型紫精化合物电致变色器件具有很好的透过率差值;并且该器件具有稳定的循环性能以及很短的转换时间,特别适用于电致变色窗的调光玻璃。
附图说明
图1为本发明制备紫精化合物电致变色材料的方法步骤图;
图2为本发明电致变色器件工作原理图;
图3为本发明电致变色器件的光谱性质;
图4为本发明电致变色器件在不同循环次数下的光谱图;
图5为本发明电致变色器件在不同循环次数下的光谱图;
图6为与本发明相对比的实施例5电致变色器件在光谱性质;
图7为与本发明相对比的实施例6电致变色器件在光谱性质;
图8为与本发明相对比的实施例6电致变色器件在不同循环次数下的光谱图。
具体实施方式
以下通过实施例进一步详细说明本发明。
本发明中使用的物质如4,4’-联吡啶,2-溴二乙基膦酸二乙酯,咔唑,三苯胺醛,亚磷酸三乙酯是由Alfa aesar公司提供,所使用的无机化合物如盐酸,氢氧化钠,以及有机溶剂等是由国药集团化学试剂有限公司提供。所测试的仪器电化学工作站(型号:660D)购置于上海辰华仪器有限公司,紫外-可见-近红外分光光度计(型号:V670)购置于日本分光株式会社。
实施例1紫精化合物电致变色材料的制备
(1)溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
称4,4’-联吡啶3g(0.02mol)置于三口烧瓶,溶于乙腈溶剂20ml中,将2-溴二乙基膦酸二乙酯3.76g(0.016mol)溶于乙腈30ml中,缓慢滴加到上述三口烧瓶中,在80℃下回流20小时。后处理:将上述混合物减压蒸馏除去乙腈溶剂,并用***洗涤沉淀,得到苍黄色固体溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐。
(2)二溴化1-(溴己基)-1’-(膦酸酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
合成好的溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐4g(0.01mol)于甲醇(50ml)中加热置100℃回流,滴加1,6’-二溴己烷2.03g(0.008mol)置上述溶液,24小时后,后处理同上。
(3)二氯化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
将氢氧化钠5g溶于50ml DMSO中搅拌,加入咔唑2.17g(0.012mol)和二溴化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐4.2g(0.006mol),室温下搅拌6小时。过滤,减压蒸馏除去DMSO。将上述混合物溶于甲醇中,加入盐酸使膦酸酯脱酯化。分别在水、乙酸乙酯中洗涤,得到纯净的CV。
实施例2紫精化合物电致变色材料的制备
(1)溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
称4,4’-联吡啶3g(0.02mol)置于三口烧瓶,溶于乙腈溶剂20ml中,将2-溴二乙基膦酸二乙酯4.7g(0.02mol)溶于乙腈30ml中,缓慢滴加到上述三口烧瓶中,在80℃下回流20小时。后处理:将上述混合物减压蒸馏除去乙腈溶剂,并用***洗涤沉淀,得到苍黄色固体溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐。
(2)二溴化1-(溴己基)-1’-(膦酸酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
合成好的溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐4g(0.01mol)于甲醇(50ml)中加热置100℃回流,滴加1,6’-二溴己烷2.43g(0.01mol)置上述溶液,24小时后,后处理同上。
(3)二氯化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
将氢氧化钠10g溶于100ml DMSO中搅拌,加入咔唑3.26g(0.018mol)和二溴化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐4.2g(0.006mol),室温下搅拌6小时。过滤,减压蒸馏除去DMSO。将上述混合物溶于甲醇中,加入盐酸使膦酸酯脱酯化。分别在水、乙酸乙酯中洗涤,得到纯净的CV。
实施例3紫精化合物电致变色材料的制备
(1)溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
称4,4’-联吡啶3g(0.02mol)置于三口烧瓶,溶于乙腈溶剂20ml中,将2-溴二乙基膦酸二乙酯5.6g(0.024mol)溶于乙腈30ml中,缓慢滴加到上述三口烧瓶中,在80℃下回流20小时。后处理:将上述混合物减压蒸馏除去乙腈溶剂,并用***洗涤沉淀,得到苍黄色固体溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐。
(2)二溴化1-(溴己基)-1’-(膦酸酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
合成好的溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐4g(0.01mol)于甲醇(50ml)中加热置100℃回流,滴加1,6’-二溴己烷3.47g(0.014mol)置上述溶液,24小时后,后处理同上。
(3)二氯化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
将氢氧化钠15g溶于150ml DMSO中搅拌,加入咔唑5.44g(0.03mol)和二溴化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐4.2g(0.006mol),室温下搅拌6小时。过滤,减压蒸馏除去DMSO。将上述混合物溶于甲醇中,加入盐酸使膦酸酯脱酯化。分别在水、乙酸乙酯中洗涤,得到纯净的CV。
实施例4电致变色器件制备
在透明导电衬底表面涂覆多孔半导体薄膜,热处理后,分别置于工作电极材料和对电极材料的溶液中吸附,得到工作电极和对电极;
将所述的工作电极、电解液和对电极进行组装,得到依次包括的工作电极、电解液和对电极的电致变色器件。
由上述方法可知,本发明是首先制备工作电极和对电极,然后再进行组装。
工作电极的制备过程为:首先在FTO导电玻璃上涂覆一层多孔半导体纳米二氧化钛薄膜,然后进行热处理,然后在得到的薄膜表面上吸附二氯化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸-2-乙基)-4,4’联吡啶盐:
对电极:首先在FTO导电玻璃上涂覆一层多孔半导体纳米二氧化钛薄膜,然后进行热处理,然后在得到的薄膜表面上吸附(4-联苯胺)苯甲基膦酸:
采用刮刀法在透明导电衬底表面涂覆纳米二氧化钛薄膜,具体采用刮刀法在FTO玻璃表面上涂覆二氧化钛纳米浆料后室温下干燥,干燥时间优选为15-30min。干燥完全后,对其进行热处理,使其晶形转换为锐钛矿型,进而实现吸附和电子传输功能。此步热处理工艺的温度优选为400-500℃,优选时间为15-30min。
热处理工序后,便可进行吸附工序,吸附工序可采用本领域技术人员熟知的技术,具体为:将热处理后的透明纳米二氧化钛薄膜冷却置室温后浸入工作电极溶液中吸附,该溶液优选甲醇作为溶剂,吸附时间优选为24~48小时,以确保吸附达最适值。
采用刮刀法在透明导电衬底表面涂覆纳米二氧化钛薄膜,具体采用刮刀法在FTO玻璃表面上涂覆二氧化钛纳米浆料后室温下干燥,干燥时间优选为15-30min。干燥完全后,对其进行热处理,使其晶形转换为锐钛矿型,进而实现吸附和电子传输功能。此步热处理工艺的温度优选为400-500℃,优选时间为15-30min。
热处理工序后,便可进行吸附工序,吸附工序可采用本领域技术人员熟知的技术,具体为:将热处理后的透明纳米二氧化钛薄膜冷却置室温后浸入工作电极溶液中吸附,该溶液优选甲醇作为溶剂,吸附时间优选为24~48小时,以确保吸附达最适值。
电解液优选采用六氟磷酸锂的碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯的混合溶液。其中六氟磷酸锂的浓度为0.1~0.5mol/L,碳酸丙烯酯与碳酸乙烯酯的体积比为1~2:1。更优选的,碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的体积比为1:1。
组装光电致变色器件:先将双组份胶同直径为100微米的玻璃珠混合均匀,然后涂在工作电极薄膜边缘,并留下一个注射口;将对电极盖在工作电极上,使对电极的纳米二氧化钛膜与电致变色电极的纳米二氧化钛薄膜相对,使用夹具夹紧两片电极。待双组份胶凝固后,取下夹具,利用1毫升注射器将电解液通过事先留下的注射口注入两片电极之间,注满后再用双组份胶将注射口封住。组装完毕后得到电致变色器件。
器件组装完成后,我们对基于该种材料的电致变色器件也进行了一系列的研究。图3所示为器件的光谱性质。由图可知,该电致变色器件在透过状态(图3黑色实线)时,在400nm~1200nm范围内,透过率均在50%以上,在600nm处大最高值66.6%,而器件处于着色状态(图3黑色虚线)时,在680~800nm范围内,器件的透过率值仅在2%以下,在730nm处有一最低值1.24%。由计算可得,该器件透过率差值(△%T=Tt(λ)-Td(λ))在670nm处达到最大,为63%,另外,在近红外区,该器件也有一定的透过率差值,在1200nm处为29%。由此图可以看出,该器件有很好的光学性质。
图4和图5所示为器件在不同循环次数下的光谱图,该测试是测定该器件在固定波长下,循环多次的光谱数据。图4是在650nm处器件的透光率和时间的循环曲线,由图可知,器件具有稳定的循环性能,该器件由着色状态转到透明状态之间相互转换在1秒之内即可完成,在经过1000次循环后,器件透过率在62.5%(透过状态)和4.8%(着色状态)来回转换,经过15万次循环后,器件的透过率没有很大的变化,在58.14%和9.3%相互转换。如图5所示在1000nm处,器件透过率在44.7%和15.2%之间循环,15万次后,在52.4%和15.3%之间。由此可见,该器件在经过15万次循环后,性能降低程度不大。
实施例5电致变色器件的对比实验
在透明导电衬底表面涂覆多孔半导体薄膜,热处理后,分别置于工作电极材料和对电极材料的溶液中吸附,得到工作电极和对电极;
将所述的工作电极、电解液和对电极进行组装,得到依次包括的工作电极、电解液和对电极的电致变色器件。
由上述方法可知,本发明是首先制备工作电极和对电极,然后再进行组装。
工作电极的制备过程同实施例4相同;
对电极的制备:
对电极材料选择普鲁士蓝,采用电化学沉积法制备。
普鲁士蓝对电极的制备:首先配制电镀液,电镀液各成分浓度:0.05MFeCl3;0.05M K3[Fe3+(CN)6];0.05M HCl。将清洗好的ITO导电玻璃作为透明导电基底,Ag丝作为参比电极,Pt作为对电极同时浸入配制好的电镀液中(ITO导电面与Pt相对,并保证3电极之间不能相互接触),首先选择计时电流法进行电镀(各参数为:起始电位-0.05V,高电位-0.05V,低电位-0.07V,负向阶跃,工作时间为2s);最后将ITO玻璃取出,用去离子水清洗表面,在空气中干燥待用(表面可以盖一层滤纸防止空气中的灰尘污染表面)。
电解液优选采用六氟磷酸锂的碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯的混合溶液。其中六氟磷酸锂的浓度为0.1~0.5mol/L,碳酸丙烯酯与碳酸乙烯酯的体积比同实施例4。
组装电致变色器件步骤同实施例2。
器件组装完成后,我们对基于该种材料的电致变色器件也进行了一系列的研究。该器件在±2.3V下可实现着色和褪色过程。图6所示为该器件在着色和褪色状态下的光谱特征图,黑色实线是该器件在褪色状态下的光谱响应值,虚线则是着色状态下的光谱图。从图中可以看出,该器件在褪色状态下透过率最大值可达63.58%(536nm处),最低可达到43.5%(800nm处);在着色状态下,透过率最大值为50%(480nm处),最小值为13.4%(716nm)。而透过率差最高仅为37.6%(650nm),难以满足实际使用需求。
实施例6电致变色器件的对比实验
在透明导电衬底表面涂覆多孔半导体薄膜,热处理后,分别置于工作电极材料和对电极材料的溶液中吸附,得到工作电极和对电极;
将所述的工作电极、电解液和对电极进行组装,得到依次包括的工作电极、电解液和对电极的电致变色器件。
由上述方法可知,本发明是首先制备作电极和对电极,然后再进行组装。
工作电极与对电极的制备过程同实施案例4。
电解液采用高氯酸锂(0.1mol/L)的碳酸丙烯酯混合溶液。
组装电致变色器件同案例4。
器件组装完成后,我们对基于该种材料的电致变色器件也进行了一系列的研究。该器件在±2.3V下可实现着色和褪色过程。图7所示为该器件在着色和褪色状态下的光谱特征图,黑色实线是该器件在褪色状态下的光谱响应值,虚线则是着色状态下的光谱图。从图中可以看出,该器件在褪色状态下透过率在500~900nm处均高于60%,到544nm处达到最大值66.7%;在着色状态下,透过率最大值为21%(664nm处),最小值为5.9%(484nm)。透过率差最高可达到54%(512nm处)。紫精化合物和三苯胺之间的匹配性成就了该器件优秀的光谱性质。图8所示为该器件在650nm处分别在1000次循环(实线)和1万次循环后(虚线)的光谱循环特征。该器件在循环1万次之后,褪色状态下的透过率仅达27.2%,性能下降了50%,稳定性不够好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
2.一种制备权利要求1所述紫精化合物电致变色材料的方法,其包括如下步骤:
(1)溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
按比例称取4,4’-联吡啶和2-溴二乙基膦酸二乙酯,溶于有机溶剂中后,在50~80℃下回流20~30小时,得到固体溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐;
(2)二溴化1-(溴己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
将步骤(1)所得的溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐放于有机溶剂中加热至100~150℃回流,随后向其中滴加1,6’-二溴己烷,反应12~48小时后,得二溴化1-(溴己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐;
(3)二氯化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的合成
将氢氧化钠溶于二甲基亚砜中搅拌,加入咔唑和二溴化1-(溴己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐,室温下搅拌5~6小时;过滤,减压蒸馏除去DMSO;将上述混合物溶于甲醇中,加入盐酸使膦酸脱酯化;分别在水、乙酸乙酯中洗涤,得到纯净的二氯化1-(咔唑-N-己基)-1’-(膦酸-2-乙基)-4,4’联吡啶盐。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(1)和/或步骤(2)还包括后处理步骤:将回流后的混合物减压蒸馏除去溶剂,并用低极性有机溶剂洗涤沉淀。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(1)中所述4,4’-联吡啶、2-溴二乙基膦酸二乙酯和有机溶剂的物质的量和体积比为1:0.8~1.2:100~500mol/mol/mL。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(2)中所述1,6’-二溴己烷与溴化1-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的摩尔比为1:0.7~1.2。
6.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(3)中所述咔唑和二溴化1-(溴己基)-1’-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4’联吡啶盐的物质的量比为2~5:1。
7.一种电致变色器件,其包括第一电极和与该第一电极相对的第二电极;在所述第一电极或第二电极的任一个上的电致变色层;和设置在所述第一电极和第二电极之间的电介质层;其中所述电致变色层包括权利要求1所述电致变色材料。
8.如权利要求7所述的电致变色器件,其特征在于,所述第一电极包括:第一透明导电衬底,置于第一透明导电衬底表面的多孔半导体薄膜,和吸附于多孔导电半导体薄膜表面的权利要求1所述电致变色材料,所述电致变色材料与电介质层相接触。
9.如权利要求7所述的电致变色器件,其特征在于,所述第二电极包括:第二透明导电衬底,置于第二透明导电衬底表面的多孔半导体薄膜,和吸附于多孔导电半导体薄膜表面的三苯胺物质,所述三苯胺物质与电介质层接触。
10.如权利要求9所述的电致变色器件,其特征在于,所述三苯胺物质为(4-联苯胺)苯甲基膦酸。
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104375350A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-02-25 | 合肥博一环保科技有限公司 | 一种多功能可控电致变色器件及其制作方法 |
CN105694842A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-06-22 | 中国科学技术大学 | 一种电致变色材料及其制备方法以及黑色电致变色材料及其制备方法 |
CN106662789A (zh) * | 2014-08-08 | 2017-05-10 | 株式会社理光 | 电致变色元件和电致变色调光元件 |
JP2017122848A (ja) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | 株式会社リコー | エレクトロクロミック調光装置 |
CN108822297A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-16 | 吉林大学 | 一种多色电致变色聚合物及其在电致变色领域中的应用 |
CN109557740A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-02 | 东华大学 | 一种紫罗精基柔性变色片的制备方法 |
CN110003233A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-07-12 | 西安交通大学 | 一类硫族元素桥联的紫罗精小分子、聚合物、衍生物及其应用 |
CN110646996A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-03 | 东华大学 | 一种紫外固化紫精基电致变色器件及其制备方法 |
CN113025304A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-25 | 中科院过程工程研究所南京绿色制造产业创新研究院 | 一种电致变色材料及其制备方法和应用 |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1871546A (zh) * | 2003-12-22 | 2006-11-29 | Lg化学株式会社 | 具有提高寿命的电致变色材料 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5754329A (en) * | 1992-12-22 | 1998-05-19 | Monsanto Company | Electrochromic display laminates |
US7460289B2 (en) * | 2003-01-31 | 2008-12-02 | Francois Pichot | Electrochromic display device |
EP1443091A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-04 | Ntera Limited | Electrochromic compounds |
CN1315980C (zh) * | 2004-06-04 | 2007-05-16 | 力光科技股份有限公司 | 作为电致变色材料的化合物以及电致变色组件 |
FR2918667A1 (fr) * | 2007-07-09 | 2009-01-16 | Oreal | Procede de coloration au moyen d'un compose de type styrylique ou iminique disulfure/thiol et stimuli, composition et dispositif pour la mise en oeuvre du procede. |
US8610991B2 (en) * | 2010-07-14 | 2013-12-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electrochromic material and electrochromic device including the same |
CN101921262B (zh) * | 2010-08-18 | 2013-07-31 | 宁波祢若电子科技有限公司 | 一种用作电致变色材料的化合物及其制备方法和应用 |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1871546A (zh) * | 2003-12-22 | 2006-11-29 | Lg化学株式会社 | 具有提高寿命的电致变色材料 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
李梅等: "紫精化合物及其电致变色器件", 《中国化学会第28届学术年会第11分会场摘要集》 * |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106662789A (zh) * | 2014-08-08 | 2017-05-10 | 株式会社理光 | 电致变色元件和电致变色调光元件 |
CN104375350A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-02-25 | 合肥博一环保科技有限公司 | 一种多功能可控电致变色器件及其制作方法 |
CN104375350B (zh) * | 2014-10-31 | 2017-04-19 | 合肥博一环保科技有限公司 | 一种多功能可控电致变色器件及其制作方法 |
JP2017122848A (ja) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | 株式会社リコー | エレクトロクロミック調光装置 |
CN105694842A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-06-22 | 中国科学技术大学 | 一种电致变色材料及其制备方法以及黑色电致变色材料及其制备方法 |
CN108822297A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-16 | 吉林大学 | 一种多色电致变色聚合物及其在电致变色领域中的应用 |
CN108822297B (zh) * | 2018-07-10 | 2020-09-08 | 吉林大学 | 一种多色电致变色聚合物及其在电致变色领域中的应用 |
CN109557740A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-02 | 东华大学 | 一种紫罗精基柔性变色片的制备方法 |
CN109557740B (zh) * | 2018-12-21 | 2021-05-11 | 东华大学 | 一种紫罗精基柔性变色片的制备方法 |
CN110003233A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-07-12 | 西安交通大学 | 一类硫族元素桥联的紫罗精小分子、聚合物、衍生物及其应用 |
CN110646996A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-03 | 东华大学 | 一种紫外固化紫精基电致变色器件及其制备方法 |
CN113025304A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-25 | 中科院过程工程研究所南京绿色制造产业创新研究院 | 一种电致变色材料及其制备方法和应用 |
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