[发明专利]一种基于喹吖啶酮-联二噻吩的橙红色-绿色显示电致变色材料及其制备方法

说明书

一种基于喹吖啶酮‑联二噻吩的橙红色‑绿色显示电致变色材料及其制备方法，单体如式(I)所示。本发明所述的喹吖啶酮‑联二噻吩具有刚性的平面结构，且联二噻吩电化学活性较高，易于电化学聚合成膜。所述薄膜在0～1.1V阶跃电压下能够实现橙红色到绿色可逆颜色变化，在467nm、707nm的着色时间分别为3.59s、2.82s，褪色时间分别为0.94s、1.31s，薄膜在707nm下的对比度可达40％，且经过150个循环对比度几乎没有衰减，表现出良好的电化学循环稳定性，因而是一种优秀的电致变色材料，在电子纸、电子标签等显示领域具有潜在的应用前景。

(一)技术领域

本发明涉及一种基于喹吖啶酮-联二噻吩的新型电致变色材料及其制备方法。

(二)背景技术

电致变色是指材料在外加电压的作用下，由于电荷的注入和脱出，发生氧化还原反应，同时伴随着电解质离子的掺杂和脱掺杂，其在可见光-近红外区域的光学吸收发生变化，宏观上表现为颜色及透射率的可逆变化。与无机电致变色材料相比，有机电致变色材料中的导电聚合物因其结构种类丰富、响应速度较快、能带可调以及加工性能好等优点而备受关注。聚噻吩类导电聚合物，具有结构易修饰、合成简单等优点，是目前研究广泛的一类电致变色材料。通常，四联噻吩可以在电压的驱动下由黄色变为蓝绿色，但是色彩不够鲜艳、纯正。

喹吖啶酮类化合物作为一种常见电子受体结构，具有分子平面性好、结构易修饰、物理化学稳定性好且色泽鲜艳等优点，已经被广泛用于有机光电领域，但喹吖啶酮类化合物用于电致变色领域的研究从未被报道。本发明以喹吖啶酮为电子受体，联二噻吩为电子给体，设计合成了一类新型的基于喹吖啶酮-联二噻吩的给体-受体-给体(D-A-D)型有机分子，采用电化学聚合制备了相应的聚合物电致变色材料，由于喹吖啶酮色泽鲜艳且和联二噻吩进行带隙调控，所制备的聚合物薄膜可实现从橙红色-绿色之间可逆变化。

(三)发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于喹吖啶酮-联二噻吩的橙红色-绿色显示电致变色材料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于喹吖啶酮-联二噻吩的橙红色-绿色显示电致变色材料，如式(I)所示：

一种基于喹吖啶酮-联二噻吩的橙红色-绿色显示电致变色材料的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：

(1)喹吖啶酮(II)通过烷基化反应，得到喹吖啶酮衍生物C10QA(III)，所述结构式分别如下：

(2)C10QA(III)与N-溴代丁二酰亚胺(NBS)发生溴化反应，得到溴化产物C10QA-2Br(IV)，所述C10QA-2Br结构式如下：

(3)联二噻吩与三丁基氯化锡发生反应，生成锡化联二噻吩(V)，所述锡化联二噻吩结构式如下：

(4)C10QA-2Br(IV)与锡化联二噻吩(V)经stille偶联反应生成目标产物C10QA-2DT(I)；

(5)以C10QA-2DT(I)为单体，采用电化学聚合制备基于喹吖啶酮-联二噻吩的新型电致变色材料。

进一步，所述步骤(1)的操作过程如下：

将喹吖啶酮、1-溴癸烷、氢氧化钠、四丁基溴化铵、二甲亚砜依次加入单口瓶中，常温搅拌24小时，后处理得到C10QA；

所述喹吖啶酮、1-溴癸烷、氢氧化钠、四丁基溴化铵的投料物质的量之比为1:3.5～4:3.5～4:0.4；

所述二甲亚砜的加入体积以喹吖啶酮的质量计为8～12mL/g；