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NDIs基有机-无机杂化光致变色材料的合成与性能研究

中文摘要

电子给受体系组成的光致变色材料在传感、智能窗户、信息存储、可擦除复印纸、-

光学开关、照相技术、太阳能转换等方面有着广泛的应用前景。目前，研究人员已经通

过大量实验研究，探明了光致变色配位聚合物可通过电子给-受体间电子转移（ET）生

成有色自由基的机理，为构筑性能优异的光致变色配位聚合物提供了有效的依据。但是，

CTET

由于分子间电荷转移（）和的不平衡，化合物的光致变色性能在光响应速率、颜

色对比度、抗疲劳性等方面还存在一定的不足。如何平衡分子间CT和ET二者之间关

系,实现电子给-受体间的给受能力匹配和界面关系匹配，不仅决定了化合物对光刺激的

响应行为，而且成为开发新颖光致变色材料必须考虑的重要因素。因此，选择合适的电

子给-受体并调控分子间CT和ET的平衡是构建电子给-受杂化光致变色材料需要解决的

重要科学问题。

萘二酰亚胺（NDIs）具有高的氧化还原活性和化学刚性。N,N-二-（3-吡啶基）-1,4,5,8-

3-DPNDIπ

萘二酰亚胺（）结构中具有共轭体系，可以作为潜在的缺电子受体，与多种

富电子给体形成多种弱相互作用，当电子给-受体间的界面关系匹配时可形成多样的电

子转移通道，促进有色自由基的形成。3-DPNDI的顺反式构型可以丰富了配位聚合物的

结构多样性，并能够与不同富电子给体和金属离子进行组装，调变电子给-受体间的界

面关系。综上所述，3-DPNDI是构建有机无机杂化光致变色材料极好的缺电子候选材-

料。

本论文借助金属离子的配位作用，将缺电子受体3-DPNDI与不同的富电子给体进

行组装，采用溶剂热法构筑了八例3-DPNDI基光致变色配位聚合物：

[Zn(3-DPNDI)(o-BDC)](1)、[Zn(3-DPNDI)(1,4-HNDC)(COOH)](2)、[Zn(3-DPNDI)

22

(2,6-HNDC)(NDC)(HO)](3)、[Zn(3-DPNDI)(BPC)]∙2HO(4)、

22222

[Ni(3-DPNDI)(p-BDC)(HO)]∙CHCN∙HO(5)[Zn(3-DPNDI)(p-BDC)]∙3-DPNDI(6)

2232、1.5、

[Ni(3-DPNDI)(m-BDC)(HO)]∙DMF∙2.5HO(7)和

22

[Cu(3-DPNDI)(m-BDC)(HO)]∙DMF∙2HO(8)。系统研究了辅助配体和金属离子对配位聚

22

I

合物电子给-受体间界面关系的调变，实现了对光诱导ET和光致变色性能的有效调控，

初步建立了3-DPNDI基电子给-受体系组成、结构与光致变色性能上的构效关系。

本论文主要研究成果如下：

2+

（1）将3-DPNDI和不同类型的芳香羧酸与Zn离子配位，通过溶剂热反应制备了

四例3-DPNDI基配位聚合物1-4。化合物1和4呈现出二维（2D）层状结构，2为一维

1D,33D124

（）链状结构是三维（）开放骨架。化合物、和都表现出肉眼可见颜色变

化的优异光致变色行为,而3不具有光致变色行为。这主要体现了不同的尺寸、形状和电

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