研究生创新基金项目中期检查报告.docx
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研究生创新基金项目中期检查报告
省/校研究生科研创新计划项目
中期检查表
项 目 名 称：
化学生物与材料工程学院
项目负责人：
指 导 教 师 ：
所 在 学 院 ：
2013 年10 月21 日
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
N
N
N
N
Br
N
Fe
N
Br
Br
N
Ru
N
Br
N
N
2PF6-
N
N
2PF6-
L1-Fe
L1-Ru
N
N
N
N
O2N
N
Fe
N
NO2
O2N
N
Ru
N
NO2
N
N
N
N2PF6
-
N
N
2PF6-
NNNN
四种材料的结构表征（NMR）：
N N R中 中
L2-Ru
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。
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
L1-Ru-S
L1-Ru-L
L1
300 400 500 600 700
Wavelength（nm）
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
L2-Ru-S
L2-Ru-L
L2
300 400 500 600 700
Wavelength（nm）
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
L1-Fe-S
L1-Fe-L
L1
300 400 500 600 700
Wavelength（nm）
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
L2-Fe-S
L2-Fe-L
L2
300 400 500 600 700
Wavelength（nm）
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。
0.08
L1-Ru
0.17
0V
L2-Ru
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0V
2V
450 500 550 600 650 700
Wavelength （nm）
0.16
0.15
0.14
0.13
2V
450 500 550 600 650 700
Wavelength（nm）
0.18
0V
L1-Fe
0.07
L2-Fe
0.16
0.06
0V
0.14
3V
0.05
0.12
0.04
3V
0.10
0.08
0.06
500550600650700
Wavelength （nm）
0.03
0.02
0.01
450 500 550 600 650 700
Wavelength （nm）
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：
N
N
N
N N N
N N R中 中
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 10-3 M 5 mL 的二氯甲烷配体溶液，称取 0.1 g 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）
（ 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：
0.90
0.75
0.60
0.45
0.30
0.15
0.00
Poly 1-Ru
Poly 1-Fe
Poly 4-Ru
Poly 4-Fe
Poly 7-Ru
Poly 7-Fe
300400500600700
Wavelength/ nm
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0-2.0 V
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312 nm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。
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0V
1.2 V
1.3 V
1.35 V
1.4 V
1.5 V
1.6 V
1.7 V
1.8 V
2.0 V
300400500600700
Wavelength/ nm
图 7. 聚合物 1-Ru 在 0.0-2.0 V 电压下的吸收光谱变化及电致变色图.
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0V
1.0 V
1.05 V
1.08 V
1.10 V
1.12 V
1.15 V
1.20 V
1.25 V
1.3 V
1.4 V
1.5 V
2.0 V
300400500600700
Wavelength/ nm
图 8. 聚合物 1-Fe 在 0.0-2.0 V 电压下的吸收光谱变化及电致变色图.
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0V
2V
0V
1.0 V
1.1 V
1.2 V
1.3 V
1.4 V
1.6 V
1.8 V
2.0 V
0.0
300 400 500 600 700
Wavelength/ nm
图 9. 聚合物 2-Fe 在 0.0-2.0 V 电压下的吸收光谱变化及电致变色图.
1.2
1.0
0V
1.1 V
1.8 V
2.0 V
0.8
0.6
0.4
0V
2V
300400500600700
Wavelength/ nm
图 10. 聚合物 2-Ru 在 0.0-2.0 V 电压下的吸收光谱变化及电致变色图.
图 11. 6 种聚合物在 0.0-2.0 V 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）
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