多酸基-有机杂化光致变色晶态材料的设计与性能研究

Storage and processing of information has become an important part in people's lives. Photochromic materials show significant application in the fields of optical information storage materials and various photonic response devices due to their excellent photosensitivity, temperature sensitivity and photochromic reversibility. This project focus on the design and synthesis of crystalline organic-inorganic hybrid materials based on polyoxometalate (POMs) and 4,4’-bipyridinium. First, we found that polyoxometalate, as nano size metal oxygen cluster can gain and loss of electronic faster. Through the optimization of experimental conditions, combining the merits of polyoxometalate and organic precursor is propose to prepare the photochromic materials with better reversibility and stability, higher photosensitivity, longer service life. Ultimately, we hope to achieve full photo-controlled photochromic materials. Second, studying the law of controllable synthesis POM-based photochromic materials, the structure property relationship between color and discoloration, and discoloration mechanism, can provide an important theoretical basis for the follow-up industry. What’s more, the project may expand the application fields of photochromic materials by introducing POMs as functional group.

信息的存储已经成为人们生活中重要的组成部分, 光致变色材料因其具有优良的光敏性、热敏性和可逆光色互变性，使得这类化合物在大容量光信息存储领域表现出重要应用前景。本项目首次把多酸与设计合成的系列联吡啶嗡盐衍生物在分子水平上组装成晶态无机-有机杂化光致变色材料。其创新之处: 首先，前期工作发现利用多酸特殊的表面富氧特性,将具有纳米尺寸的多金属氧簇作为无机部分引进材料,可以使材料得失电子能力更强,反应速度更快。经过优化试验条件,将多酸和有机前驱体的特异性能结合在一起，使获得的光致变色材料性能更为优越。有望获得具有可逆性好、稳定性高、光敏性强、使用寿命长等优点的智能材料，甚至实现全程光控制的光致变色材料。其次，研究可控合成多酸基光致变色材料的规律、研究其变色前后构性关系、变色机理，可为后续产业化提供重要的理论依据。引入多酸功能基团更能拓展光致变色材料的应用领域，制备具有加合性能的功能化材料。

信息存储以及受激记忆是智能料研究和开发的关键问题。智能材料是具有感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。新型智能材料设计并成功合成是这个领域一切研究的原动力。. 本项目成功设计合成的光致变色材料能够在光照、波长变化或加热等刺激性下，发生可逆的颜色变化，在可逆的光学开关、大容量数据存储、显示器制造、太阳能转换设备等领域具有广泛的应用前景。设计并构筑无机-有机杂化光致变色的晶态材料已成为材料化学研究的热点。. 在深入研究协同变色机理后，优选紫精基光致变色材料为基点，设计并成功得到了多酸-紫精杂化物变色材料、以及紫精基的MOF材料。通过优化合成方法，结合水热合成法，溶剂热合成法各自优势，为找到了合理的合成策略提供了方法，优化后的部分实验可以用常温法制备出性能优异的光至变色材料单晶结构，为进一步精准研究其构效关系提供模型。优选的紫精基变色材料对光响应极其敏感，光致变色，光控荧光，热致变色，电致变色，溶剂变色，检测胺类，检测重金属离子，应用于无墨印刷等。本项目的研究进一步拓展了变色材料的应用，且为紫精基变色材料的合成及研究提供了实验经验和数据。