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CN109143713B - 一种TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片及其应用 - Google Patents

一种TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种TPA‑TPY‑Fe2+金属络合物纳米薄片,所述的TPA‑TPY‑Fe2+金属络合物纳米薄片具体按照如下方法制备:将三(4‑(4′‑2,2′:6′,2″‑三联吡啶)苯基)胺溶于二氯甲烷中配置成浓度为0.05~0.5mmol/L二氯甲烷的溶液A,向所述的溶液A中加入缓冲液去离子水静置分层后再加入Fe(BF4)2的水溶液,静置至液液分层界面生成目标产物TPA‑TPY‑Fe2+金属络合物纳米薄片。本发明所述的金属络合物纳米薄膜具有优异的电致变色性能,例如随着电压改变存在从紫色到橘红色再到草绿色的多种颜色变化及拥有极高的对比度稳定性,制备方法简单易行,不需要苛刻的条件。

Description

一种TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片及其应用
技术领域
本发明涉及一种TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片及其制备方法与应用。
背景技术
电致变色作为一种新型研究领域,其具有的优点有:适合的工作温度范围大;耗能小,与集成电路容易匹配;颜色可调范围很广且可实现连续变色;具有记忆功能,变色在开路的状态下仍可保持。电致变色材料分为有机电致变色材料与无机电致变色材料,而有机电致变色材料又分为有机小分子电致变色材料与导电聚合物电致变色材料。导电聚合物电致变色材料因其丰富的颜色显示及极快的响应速度受到广泛的研究,但其稳定性相对无机电致变色材料却有较大的不足。
配体与金属原子或离子通过配位键形成的配合物叫做金属络合物。金属络合物由于其制备简单且其特殊结构致其具有非同一般的且相当吸引人的电化学和光物理性能,因此,在光电应用领域受到广泛关注和研究。
纳米薄片是一种具有二维结构的新型材料,其中的佼佼者即是石墨烯,其具有多种出色的性质,例如高且均衡的载流子迁移率。石墨烯的成功制备及其优异的性质使得人们加大了寻找其它纳米薄片的力度,例如金属氧化物,金属硫化物和金属氢氧化物。近期,由分子、原子和离子为组件形成的纳米薄片更是得到了广泛的关注。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种由三(4-(4′-2,2′:6′,2″-三联吡啶) 苯基)胺(TPA-TPY)和亚铁离子制备的且具有优异光电性能的金属络合物纳米薄片,同时也在于提供一种其简单的制备方法。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案:
一种由三(4-(4′-2,2′:6′,2″-三联吡啶)苯基)胺和亚铁离子制备的TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片,所述TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片具体按照如下方法进行制备:
将三(4-(4′-2,2′:6′,2″-三联吡啶)苯基)胺溶于二氯甲烷中配置成浓度为0.05~0.5mmol/L二氯甲烷的溶液A,向所述的溶液A中加入缓冲液去离子水静置分层后再加入Fe(BF4)2的水溶液,静置至在液液分层界面生成目标产物TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片;所述去离子水的加入量以所述的溶液A的体积计为0.3~3mL/mL(优选为 1mL/mL);所述的Fe(BF4)2水溶液的浓度为25~100mmol/L;所述的 Fe(BF4)2水溶液的加入量以所述的溶液A的体积计为0.3~3mL/mL(优选为1mL/mL)。
进一步,所述的溶液A的浓度优选为0.1mmol/L。
进一步,所述的Fe(BF4)2的水溶液的浓度优选为50mmol/L。
进一步,所述的静置时间优选为4~10天,更优选为8天。
进一步,本发明提供所述的金属络合物纳米薄片可用于制备电致变色材料。
本发明通过EDS表明其中元素含量证明其是通过配位络合的方式形成纳米薄膜,通过紫外-可见光吸收光谱表征其光物理性质,通过电化学工作站表征其电致变色及稳定性能。
与现有技术相比,本发明的有益效果主要体现在:
(1)本发明所述的制备方法简单易行,不需要苛刻的条件。
(2)本发明所述的金属络合物纳米薄膜具有优异的电致变色性能,例如随着电压改变存在从紫色到橘红色再到草绿色的多种颜色变化及拥有极高的对比度稳定性。
(3)本发明所述的金属络合物其具有的电致变色性能可用于智能窗等领域。
附图说明
图1为实施例1制得的金属络合物纳米薄片附着于ITO的实物图。
图2为实施例1制得的金属络合物纳米薄片的原料之一三(4- (4′-2,2′:6′,2″-三联吡啶)苯基)胺的化学结构式。
图3为实施例1制得的金属络合物纳米薄片的制备方法示意图。
图4为实施例1制得的金属络合物纳米薄片分别在0V,1.3V和 1.6V时的颜色图。
图5为实施例1制得的金属络合物纳米薄片的紫外吸收图。
图6为实施例1制得的金属络合物纳米薄片的对比度图。
图7为实施例1制得的金属络合物纳米薄片的对比度稳定性图。
图8为实施例1制得的金属络合物纳米薄片的响应时间图。
图9为实施例2制得的金属络合物纳米薄片的对比度稳定性图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
将0.1mmol/L三(4-(4′-2,2′:6′,2″-三联吡啶)苯基)胺的二氯甲烷溶液2ml倒入10ml烧杯中,后加入2ml去离子水形成液液界面,再加入50mmol/L溶有Fe(BF4)2的去离子水溶液2ml,而后静置8天,在液液界面生成金属络合物纳米薄片,采用捞取法将其附着于ITO玻璃上。
对实施例1制备的金属络合物纳米薄片进行EDS测试,检测结果如表1所示,其中N:Fe=5.2接近其理论比例N:Fe=6,说明三 (4-(4′-2,2′:6′,2″-三联吡啶)苯基)胺与亚铁离子确实通过配合络合作用形成金属络合物纳米薄片。
表1为实施例1制得的金属络合物纳米薄片的EDS表
Figure GDA0002893458010000041
Figure GDA0002893458010000051
对实施例1制备的金属络合物纳米薄片负载在ITO玻璃上,在三电极体系中进行紫外吸收测试,如图5所示,在不同电压下于约450nm, 580nm及780nm处的吸收值都出现明显改变,说明复合薄膜确实存在电致变色现象。
对实施例1制备的金属络合物纳米薄片进行三电极体系的对比度测试,如图6,透过率最大差值约为80%,即对比度最大值约为80%,说明复合薄膜的变色对比度相当高。
对实施例1制备的金属络合物纳米薄片负载在ITO玻璃上,在三电极体系中进行对比度稳定性测试,如图7所示,在循环测试2000s 后对比度没有任何将要减小下降的趋势,说明复合薄膜具有相当出色的对比度稳定性。
所述的三电极体系为工作电极为负载有金属络合物纳米薄片的 ITO玻璃,对电极为铂电极,参比电极为Ag/AgCl电极,使用的电解液为0.1mol/L的四丁基高氯酸胺的乙腈溶液。测试电压范围为0-1.6V,扫速为0.1V/s。
所述的紫外吸收测试,对比度测试及对比度稳定性测试都是通过紫外吸收仪及电化学工作站来实现的,测试波长范围为 300nm-1100nm,紫外吸收仪型号为UV-1800,电化学工作站型号为 chi660e。
实施例2
将0.05mmol/L三(4-(4′-2,2′:6′,2″-三联吡啶)苯基)胺的二氯甲烷溶液1ml倒入10ml烧杯中,后加入3ml去离子水形成液液界面,再加入25mmol/L溶有Fe(BF4)2的去离子水溶液3ml,而后静置8天,在液液界面生成金属络合物纳米薄片,采用捞取法将其附着于ITO玻璃上。
对实施例2制备的金属络合物纳米薄片负载在ITO玻璃上,在三电极体系中进行对比度测试,结果如图9所示,透射率最大差值约为 18%,即对比度最大值约为18%,说明复合薄膜的变色对比度较为不理想。
实施例3
将0.5mmol/L三(4-(4′-2,2′:6′,2″-三联吡啶)苯基)胺的二氯甲烷溶液3ml倒入10ml烧杯中,后加入1ml去离子水形成液液界面,再加入100mmol/L溶有Fe(BF4)2的去离子水溶液1ml,而后静置8天后,在液液界面生成金属络合物纳米薄片,采用捞取法将其附着于ITO玻璃上。

Claims (8)

1.一种TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片,其特征在于:所述的TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片具体按照如下方法进行制备:
将三(4-(4′-2,2′:6′,2″-三联吡啶)苯基)胺溶于二氯甲烷中配置成浓度为0.05~0.5mmol/L二氯甲烷的溶液A,向所述的溶液A中加入去离子水静置分层后再加入Fe(BF4)2的水溶液,静置至在液液分层界面生成目标产物TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片;所述去离子水的加入量以所述的溶液A的体积计为0.3~3mL/mL;所述的Fe(BF4)2水溶液的浓度为25~100mmol/L;所述的Fe(BF4)2水溶液的加入量以所述的溶液A的体积计为0.3~3mL/mL。
2.如权利要求1所述的TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片,其特征在于:所述的溶液A的浓度为0.1mmol/L。
3.如权利要求1所述的TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片,其特征在于:所述的Fe(BF4)2的水溶液的浓度为50mmol/L。
4.如权利要求1所述的TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片,其特征在于:所述的静置时间为4~10天。
5.如权利要求4所述的TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片,其特征在于:所述的静置时间为8天。
6.如权利要求1所述的TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片,其特征在于:所述去离子水的加入量以所述的溶液A的体积计为1mL/mL。
7.如权利要求1或3所述的TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片,其特征在于:所述的Fe(BF4)2水溶液的加入量以所述的溶液A的体积计为1mL/mL。
8.如权利要求1所述的TPA-TPY-Fe2+金属络合物纳米薄片可用于制备电致变色材料。
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