[发明专利]一种基于不同取代基的四元环吡啶多色彩的电致变色材料

说明书

本发明公开了一种基于不同取代基的四元环吡啶多色彩的电致变色材料，以1,2‑双(4‑吡啶)乙烯为原料合成了1,2,3,4‑四‑(4‑吡啶)环丁烷，并通过氮烷基化反应合成了系列的N取代的盐，运用NMR检测了不同取代基化合物盐的结构，运用循环伏安法测试了化合物的电化学性能，紫外‑可见光谱测试了光谱性质，考察了由此做成的电致变色器件，不同取代基的电致变色性能的影响，施加不同的电压，显示不同的颜色，其电致变色的颜色可通过改变不同的取代基来实现，这类化合物在电致变色领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于功能材料制备领域中的电致变色材料技术范畴，尤其涉及一种基于不同取代基的四元环吡啶多色彩的电致变色材料，以及该类衍生物作为新型电致变色材料的应用。

背景技术

电致变色材料是指其在交替的正负外电场或高低电压的作用下，通过抽取或注入电荷(电子或离子)，从而使材料在低透过率的着色态与高透过率的褪色态之间产生的一种稳定、可逆性变化的特殊现象，在外观上则表现为透明度和颜色的可逆性变化。利用电致变色材料制作而成的电致变色器件具有一些独特的特点，如材料光学性能在大范围内连续可调、可实现光调制、工作电压低、能耗低、易于集成电路匹配，工作温度范围宽、具有高反射率因而不需要外部光源等，在电子显示器、变色太阳镜、智能窗、汽车天窗光系统、防眩后视镜等领域都有非常广泛的应用前景和巨大的商业价值。按照材料的化学性质，电致变色材料主要可以分为无机电致变色材料和有机电致变色材料两大类。按物质状态，可分为液态电致变色材料和固态电致变色材料。按照着色方式可分为阴极着色电致变色材料和阳极着色电致变色材料。无机电致变色材料包括过渡金属元素的氧化物(钨、镍、钼、钌、铱、钴、铑)络合物水合物以及普鲁士蓝等，无机电致变色材料由于显示颜色过于单调，难以制作成全色的电致变色器件，应用范围受到一定限制。有机电致变色材料以紫精、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、四硫富瓦烯等分子结构中有共轭体系的分子为代表，具有原料易得，视角范围大，变色速度快，色彩丰富，对比度高，驱动电压低，耗能小等优点，因此受到科学家们的广泛青睐。其中，紫精类化合物由于具有成本低、颜色丰富、对比度高、响应时间短、使用寿命长等优点，已在电致变色器件，包括智能灵巧窗、汽车后视镜、电致变色数字显示屏以及光控分子器件中得到广泛应用。由于电致变色材料的性能在一定程度上决定着电致变色器件的性能，目前电致变色领域的主要研究方向之一就是开发性能稳定的新型电致变色材料，尤其是开发多种色彩显示的电致变色材料，以充分扩展电致变色材料的应用范围。然而紫精类有机化合物因为响应时间长、色彩变化比较单一，在实际的应用中受到极大的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于不同取代基的四元环吡啶多色彩的电致变色材料，旨在解决紫精类有机化合物响应时间长、色彩变化单一的问题。

本发明是这样实现的，一种多色彩变化的四元环吡啶衍生物，所述多色彩变化的四元环吡啶衍生物具有式I所示结构：

式中，X₁，X₂，X₃和X₄任意地为Cl、Br或I；R₁，R₂，R₃和R₄任意地为脂链烃基或单环芳烃基取代烷烃，或者酯基。

进一步，R₁，R₂，R₃和R₄任意地为C₁-C₁₈烷基、C₁-C₁₈烯基、有单环芳烃基取代的C₁-C₁₈烷基、或有单环芳烃基取代的C₁-C₁₈烯基。