染料修饰的磷钨酸盐复合膜的制备及性能研究

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电致变色材料因其高效可逆、持久的光学属性及调变能力而受到广泛关注。制备变色速度快、循环寿命长的电致变色材料对发展新一代的高性能电致变色材料具有重要意义。多金属氧酸盐(多酸)是一类无机簇合物,以其多样的结构和独特的氧化还原性能在电致变色领域展现出了广阔的应用前景。经典的多酸通常可以实现无色到蓝色的可逆变化,将染料与多酸复合,可以提高多酸基材料的电致变色性能。本论文采用层接层自组装技术构筑了磷钨酸盐/染料复合膜,采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV),对复合薄膜进行了表征;并运用紫外-电化学联机对复合膜的电致变色性能进行研究。具体的研究结果如下:选取了三种Dawson型磷钨酸盐K10[P2W17O61]·20H2O(P2W17)、钒取代Dawson型磷钨酸盐α-K6+n[P2W18-nVnO62]·18H2O(P2W18-nVn,n=1,2,3)、Preyssler型磷钨酸盐K12.5Na1.5[NaP5W30O110]·15H2O(P5W30)与染料刚果红(CR)及具有颜色调节功能的[Fe(C12H8N2)3]Cl2·7H2O(Fe(phen)3)构筑了以下的复合膜:1、[PEI/P2W17/PEI/CR]20和[PEI/P2W17]20;2、[PEI/P2W17V/PEI/CR]20、[PEI/P2W16V2/PEI/CR]20和[PEI/P2W15V3/PEI/CR]20;3、[P5W30/PAH-Fe(phen)3]20和[P5W30/Fe(phen)3]20;通过刚果红的掺杂复合膜1实现了红色、浅紫色到深紫色之间的转变;为了进一步改善电致变色性质,选择具有颜色的钒取代Dawson型磷钨酸盐制备复合膜2,其中复合膜[PEI/P2W17V/PEI/CR]20的电致变色性能最佳,不仅实现了颜色的可逆变化,与复合膜[PEI/P2W16V2/PEI/CR]20和[PEI/P2W15V3/PEI/CR]20相比,光反差分别提高了71.1%和56.7%,着色效率分别提高了27.8%和19.4%;为了提高复合膜的循环寿命,又引入聚电解质聚进行包覆制备了复合膜3,聚电解质PAH包覆前后复合膜的光反差损失率分别为63.23%和16.12%,聚电解质PAH的包覆提高了复合膜的循环寿命,丰富了电致变色材料的种类。总之,本论文基于磷钨酸盐与染料的协同作用,分别制备了三类磷钨酸盐/染料复合电致变色材料,该工作可为磷钨酸盐/染料复合膜在电致变色领域的发展提供参考。
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