键合型硅氧烷杂化功能材料的构筑与电致变色性能的研究

Triarylamine derivatives can change from light color, transparent to deep color by electrooxidation with intensive absorption in NIR which are stable in properties. Compared to polythiophene, pyridine ruthenium, they are ideal smart windows in building, transportation. By changing site, number of N atom or substituted group donor or acceptor, the absorption spectrum and voltage would be modulated. . On the other hand, the bond state in interface between organic materials and inorganic electrode plays great role in charge transport and stability of device. One is to synthesize hybrid material by sol-gel method from siloxane containing triarylamine. The other is to chemically bind triarylamine to siloxane realize the hybrid structure.. Accordingly, it is important to study the rule of triarylamine structure on the spectrum, the correlation between redox behavior and charge transportation.. The project is to design and synthesize siloxane hybrid electrochromic materials to improve stability of interface and anticorrosion of electrochromic material. It can start from two ways to explore the effect of monomer, reaction condition on the structure of resulted siloxane, to reveal the influence rule of structure on ion transport, interface stability.

三芳胺类材料可以从无色或浅色电化学氧化成深色，同时红外区有较强的吸收，性能稳定，与聚噻吩，吡啶钌等深色染料比较，是理想的建筑、交通工具中的智能窗材料。通过改变三芳胺中N原子中心的位置、数量或取代基的供吸类型可以调控吸收光谱的范围、变色电压。.另一方面，有机材料与无机电极表面的界面结合状态对变色性能、电荷传输、器件的稳定性起着重要的影响作用。一可从含有三芳胺的硅氧烷单体出发，通过溶胶法等合成出杂化分子；二从含功能基团的三芳胺出发，以化学键的形式接合在硅氧烷上来实现杂化。.因此研究多N中心的三芳胺衍生物单体对探索结构对光谱的调控，对分子的氧化还原行为作用及电荷的传输影响规律有着重要的意义。设计合成含有硅氧烷的变色杂化材料，通过界面处的有机无机杂化分子来提高界面的稳定性、变色材料的耐腐蚀性；探索取代基单体，反应条件对硅氧烷的空间结构形成的影响；揭示出空间结构对离子的传输，界面的稳定性的影响规律。

电致变色材料在显示，军事伪装和智能窗方面有巨大的应用前景。有机聚合物材料具有结构可裁剪性、颜色可调性、大变色对比度、快反应速度和溶液成膜加工等特点而受到重视。三苯胺通过改变N中心的数目，取代基的极性来调控聚合物变色的范围。但有机聚合物易降解，在电解质的浸泡下以及在氧化还原下，薄膜容易膨胀并从基底上脱落，是需要解决的重要问题。. 通过将具有电致变色功能的基团R键合到硅氧烷上，较大程度地改善了变色基团的聚集状态，形成规整的梯形的超分子结构或聚合物，达到分子级别的杂化，不仅提高了聚合物的溶解加工性能，而且由于孔道效应，易于电解质离子的快速通过。. 本项目深入探究三芳胺衍生物的电致变色规律，掌握各种取代基的位置，极性，空间立体结构对聚合物的能级、光带的影响因素，对设计合成具有红外电致变色材料的聚合物分子有重要的指导意义。同时利用共价键将含有三芳胺衍生物的分子键合在硅氧烷上，对提高杂化材料的附着力、变色速率、变色效率与稳定性起着重要的作用。. 本项目设计合成出了不同取代位置、不同取代基、多中心芳胺结构、不同扭转程度的三芳胺来调控分子的LUMO与HOMO能级、吸收光谱与开关电位；研究了不同推拉电子特性、不同共轭程度、不同键接方式的基团与显色的关系；研究其分子结构与立体构型对电荷传输与能带的变化的影响。将所制备的单体通过水解反应得到新颖的含有不同有机桥的有机-无机杂化材料；得到了分子结构与反应条件对杂化材料的聚集态结构、形貌、界面强度等的影响规律；研究电荷在电解质溶液/杂化体界面的储存、传输机制，探索提高显色速率和效率的有效方法。合成了6种梯形的聚硅氧烷和6种柔性的聚硅氧烷与十多种含有不同取代结构的聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯并噁嗪、聚氨酯，共轭型DA分子，比较了它们的能级和电致变色性能，得到了结构对性能的影响规律，结果表明有机无机杂化材料对提高器件的稳定性和反应速率均有较为显著的影响，这为该种材料的实用化奠定理论和实验基础。