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芳香二酰亚胺基CPs的构筑及光响应行为研究

中文摘要

电子给-受型(ED-EA)光致变色材料由于良好的视觉可检测性的变色行为，在传感、

开关、信息储存和能量转换等领域展现出重要的应用潜力。电子给-受能力以及界面关

系的匹配是影响光致变色性能的关键因素。相较于在电子给受能力方面取得的研究进-

展，电子给-受界面关系的有效调控仍处于探索阶段。因此，探索界面关系的有效调控

机制将为电子给受型光致变色材料的性能优化提供理论指导。得益于配位聚合物-(CPs)

优良的结构可设计性和功能可调变性，将电子给体和受体引入到CPs中是建立多种给-

受界面关系的有效途径。严重缺电子的芳香二酰亚胺(ADIs)由于较强的可极化能力和

良好的可修饰性等特性被视为构建电子给受型-CPs的理想电子受体。本论文以芳香二

酰亚胺功能有机配体与多种金属离子结合构筑了系列结构多样，界面关系不同的电子给

-受型CPs，系统分析了电子受体π-共轭体系的尺寸，配位阴离子以及辅助配体的引入对

其结构和电子给-受界面关系的影响，为ADI功能电子给-受型CPs的合理构筑提供了重

要借鉴。本论文主要研究内容如下：

（1）将电子受体N,N´-二-(5-1H-四氮唑)-萘二酰亚胺(HNDI-ATZ)分别与噻吩-2,5-

2

(HTDC)2,5-(HFDC)Zn2+

二羧酸2和呋喃二羧酸2通过的配位作用自组装，成功构筑了

两例CPs[Zn(NDI-ATZ)(TDC)(DMF)]·DMF(1)和

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[Zn(NDI-ATZ)(FDC)(DMF)(NO)]·DMF(2)122

632832。和均为一维阶梯状结构，由于中配

−

位的NO影响，导致2形成了ED-EA-EA-ED-EA的界面关系，而1为ED-EA-ED-EA。这

3

12

种界面关系的不同引起了和的弱相互作用的强度和数量的不同，最终导致二者表现出

不同的光致变色性能。有趣的是，由于EDs/EAs典型排列的形成，致使1和2表现出了对

可见光敏感的现象。该部分体现了配位的阴离子对HNDI-ATZ基电子给受体间界面关-

2

系以及光致变色性能的影响。

2+

（2）将HNDI-ATZ与对苯二甲酸(HBDC)通过金属Zn的配位作用自组装，构

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筑了一例对可见光快速响应的CPs[Zn(NDI-ATZ)(BDC)(DMF)]·2DMF(3)。通过深入分

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析性能表征，研究了3在紫外光与可见光下的光响应行为的内在区别，即由于紫外光的

辐射能量较强更容易得到两个电子，致使生成二价阴离子[NDI]2−的占比更高；而可见光

I

•−

辐射能量较低导致生成自由基阴离子[NDI]的比例更高。该部分发现了在不同辐射能量

•−2−

的光照射下导致不同比例的自由基阴离子[NDI]和二价阴离子[NDI]的出现。