[發明專利]一種電致變色材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110267639.6
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113025304A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 趙煒珍;王秀秀;郭麗娟;鄭鵬軒
• 申請（專利權）人: 中科院過程工程研究所南京綠色制造產業創新研究院;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C09K9/02
• 分類號: C09K9/02;G02F1/1523;G02F1/155
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種電致變色材料及其制備方法和應用，所述電致變色材料由含有不飽和雙鍵的紫精類化合物以及含有不飽和雙鍵的離子液體聚合而成。本發明提供的新型紫精功能化聚離子液體可以直接用作電致變色材料，無需支撐電解質，并具備高電容、較低的熔點、優良的熱穩定性和電化學穩定性、可忽略的揮發性和不可燃性、可設計性好和電化學窗口寬等特點，同時兼顧支撐聚合物和導電基體雙重功能。使用其制備得到的電致變色器件循環穩定性高、顏色變化明顯、響應時間短、低驅動電壓、低成本、制備工藝簡單，同時解決了紫精小分子二聚和電解質泄漏問題。

技術領域

本發明涉及光電材料技術領域，尤其涉及一種電致變色材料及其制備方法和應用。

背景技術

電致變色是指材料發生電化學反應，能夠可逆地改變其光學性能(反射率、透過率和吸光度)，并且伴隨著顏色的可逆變化。相比熱致變色、光致變色和液晶調光玻璃等，電致變色對光學性能的調制是基于其氧化還原反應。此外，電致變色器件具有用戶可控顏色變化、低功耗、低工作電壓、光學性能連續可調、綠色環保和智能化等特點。因此，這類材料在電致變色智能窗、汽車自動防眩目后視鏡、變色太陽鏡、軍事裝備偽裝、電子傳感器和信息顯示等領域已經被廣泛使用。

紫精(1,1'-二取代4,4'-聯吡啶鹽)是一種典型的有機電致變色材料。相比無機電致變色材料，紫精類變色材料具備色彩豐富、顏色變化種類繁多、響應時間短、低驅動電壓、成本低、可設計性等優勢，但在電化學反應中，高濃度的紫精著色自由基陽離子在電極表面易形成二聚體，導致器件褪色不完全和循環穩定性差。而響應時間和循環穩定性是評價電致變色器件性能的兩個重要因素。

CN102965096A公開了一種紫精化合物電致變色材料，其為化合物二氯化1-(咔唑-N-己基)-1'-(膦酸二乙酯-2-乙基)-4,4'聯吡啶鹽，利用新匹配方法，并將其制備成相互匹配的電致變色電極，組裝獲得的電致變色器件變色時間短，透過率差高，且性能穩定，制備技術可大量推廣，適于實際生產及廣泛應用。但是小分子紫精化合物會導致電致變色器件的褪色不完全、循環穩定性變差，同時可能會出現電解質泄露的問題。

CN110105336A公開了紫精衍生物的電致變色材料及其制備方法，該制備方法以4,4'-聯吡啶為原料，與1-氯-2,4-二硝基苯進行Menschutkin反應合成1,1'-雙(2,4-二硝基)-4,4'-聯吡啶鹽；然后N-雜環化合物與對氟硝基苯通過芳香族親核胺化制備4-硝基化合物，后將4-硝基化合物還原為4-氨基化合物；最后將上述二步反應的產物進行Zincke反應得到目標產物。該現有技術中引入了吡咯基團和咔唑，改善了紫精化合物核心基團4,4'-聯吡啶上的缺電子狀態，降低其電致變色電壓；并可以得到雙極性電致變色器件，實現更高的對比度，具有多種顏色變化，還可解決溶液型電致變色器件電解液泄漏的問題。但是該方案并未解決紫精化合物導致的循環穩定性差的問題。

因此，本領域亟待研究新型的電致變色材料，以使得電致變色器件同時兼具色彩豐富、顏色變化種類繁多、響應時間短、低驅動電壓、成本低、可設計性以及高循環穩定性等特定。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種電致變色材料，尤其在于提供一種紫精功能化聚離子液體，克服了現有技術制備工藝復雜、顏色種類單一、響應時間長、循環穩定性差、紫精小分子二聚以及溶液型電致變色器件漏液的不足的問題，該紫精功能化聚離子液體可以直接用作電致變色材料，并具備高電容、較低的熔點、優良的熱穩定性和電化學穩定性、可忽略的揮發性和不可燃性、可設計性好和電化學窗口寬等特點，同時兼顧支撐聚合物和導電基體雙重功能。使用其制備得到的電致變色器件顏色變化明顯、響應時間短、低驅動電壓、低成本，同時解決了紫精小分子二聚和電解質泄漏問題，具有良好的應用前景。

為達此目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種電致變色材料，所述電致變色材料由含有不飽和雙鍵的紫精類化合物以及含有不飽和雙鍵的離子液體聚合而成。