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光致变色材料具有信息产生、转换、检测、存储、调制、处理和显示等功能,成为二十一世纪一个极富创新和挑战的领域。设计、制备具有优秀光致变色性的有机/无机杂化薄膜已成为当今光功能材料研究领域的前沿课题之一。多金属氧酸盐因具有确定的结构和特异、优越的光、电、磁等物理化学性质,成为构筑有机/无机杂化光致变色和电致变色材料的一类重要无机化合物。本文分别以一钒和二钒取代的磷钼酸和饱和型砷钼酸为主体,制备了一系列多金属氧酸盐/聚合物光致变色薄膜,并对复合薄膜的光致变色性能进行了研究,主要内容可归纳如下:
将一钒取代的磷钼酸尿素、N-甲基吡咯烷酮电荷转移盐H4PMo11VO40·6CO(NH2)2和H4PMo11VO40·3C5H9NO分别与聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合,得到H4PMo11VO40·6CO(NH2)2/PVA、H4PMo11VO40·6CO(NH2)2/PVP、H4PMo11VO40·3C5H9NO/PVA和H4PMo11VO40·3C5H9NO/PVP复合薄膜,通过IR、TG、UV-Vis、CV、XPS和AFM对其进行表征。结果表明,复合薄膜表面平整,粒子分散均匀。H4PMo11VO40·6CO(NH2)2/PVA和H4PMo11VO40·3C5H9NO/PVA复合膜具有可逆的光致变色性,而H4PMo11VO40·6CO(NH2)2/PVP和H4PMo11VO40·3C5H9NO/PVP复合膜具有不可逆的光致变色性。光致变色前后,H4PMo11VO40在复合薄膜中仍保持其Keggin结构,但略有畸变。对复合薄膜的光致变色行为研究表明,光照后杂多酸与聚合物之间发生了电荷转移,杂多阴离子中的MoVI被还原为MoV,同时聚合物被氧化。
将二钒取代的磷钼酸喹啉电荷转移盐(C9H7N)5.5·H5PMo10V2O40·5.5H2O·CH3CN,分别与PVA和PVP复合,得到(C9H7N)5.5·H5PMo10V2O40·5.5H2O·CH3CN/PVA和H5PMo10V2O40·5.5H2O·CH3CN/PVP复合薄膜,通过IR、TG、UV-Vis和CV对其进行表征。结果表明,(C9H7N)5.5·H5PMo10V2O40·5.5H2O·CH3CN/PVA复合薄膜具有不可逆的光致变色性,而(C9H7N)5.5·H5PMo10V2O40·5.5H2O·CH3CN/PVP复合薄膜具有可逆的光致变色性。光致变色前后,H5PMo10V2O40在复合薄膜中仍保持其Keggin结构,但略有畸变。
将砷钼酸的喹啉电荷转移盐H6As2Mo18O62·9C9H7N·1.5C2H6O分别与PVA和PVP复合,得到H6As2Mo18O62·9C9H7N·1.5C2H6O/PVA和H6As2Mo18O62·9C9H7N·1.5C2H6O/PVP复合薄膜,通过IR、TG、UV-Vis和CV对其进行表征。结果表明,H6As2Mo18O62·9C9H7N·1.5C2H6O/PVA和H6As2Mo18O62·9C9H7N·1.5C2H6O/PVP复合薄膜均具有可逆的光致变色性。光致变色前后,复合膜中H6As2Mo18O62仍保持原来的Dawson结构,但略有畸变。