杂多钨酸盐/茜素红复合膜制备及电致变色性能研究

通过Lb L自组装技术构筑了基于杂多钨酸盐K_(12. 5)Na_(1. 5)[NaP_5W_(30)O_(110)]·15 H_2O(P_5W_(30)),有机染料茜素红(AR)和聚乙烯亚胺的复合膜。利用紫外-可见吸收光谱、扫描电镜和循环伏安扫描对复合膜的形貌及氧化还原性质进行了表征,使用电化学工作站和紫外-可见吸收光谱联机对复合材料的电致变色性能进行了研究。结果显示,复合膜的构筑是成功的,光反差为33.7%,着色时间为2.7 s,褪色时间为1.5 s,最大着色效率为52 cm2C~(-1),复合膜实现了由淡橙色到蓝绿色,进而到深绿之间的可逆变化,实现了可调颜色的电致变色。     

盘状多酸P_5W_(30)/阳离子聚电解质/氧化石墨烯杂化多层膜的电致变色性能

为了提高薄膜[PEI/P_5W_(30)]_(30)的电致变色性能,将具有大的二维尺寸和良好导电性的氧化石墨烯引入该薄膜中。通过层层自组装(LBL)技术构筑了基于盘状多酸K12.5Nal.5[Na P_5W_(30)O_(110)]·15H_2O(P_5W_(30))、氧化石墨烯(GO)的复合薄膜[PEI/P_5W_(30)/PEI/GO]_(30)(PEI:聚乙烯亚胺),并利用UV-Vis光谱对薄膜的组成及增长进行监测;通过原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行考察,利用循环伏安法对薄膜电化学氧化还原性质进行研究;薄膜在外加氧化还原电位下呈现出无色/蓝色的可逆变化,电致变色响应时间在10 s以内;此外,薄膜在阶跃电位0.75 V/-0.75 V下循环150次,电致变色性能没有明显减弱,体现了薄膜良好的电致变色可逆性。氧化石墨烯的引入使薄膜[PEI/P_5W_(30)/PEI/GO]_(30)呈现出响应速度快、抗电疲劳强的电致变色性能,将在电致变色器件领域有广阔的应用前景。     

多酸/邻菲罗啉钌LBL薄膜的制备及电化学调控荧光开关性能

通过层层静电自组装技术制备了基于电致变色多酸P_8W_(48)与发光邻菲罗啉钌Ru(phen)的杂化红光薄膜[(PEI/P_8W_(48))_m/PEI/PSS/Ru(phen)/PSS]_(15)[m=1,3,5;PEI=聚乙烯亚胺;PSS=聚(4-苯乙烯磺酸钠)].利用紫外-可见光谱对薄膜的组成及增长进行了表征;通过循环伏安法对薄膜的电化学氧化还原性质进行了考察;通过荧光光谱对薄膜的发光性质进行了研究.结果表明,薄膜在外加氧化还原电位下呈现出可逆的电致变色-荧光开关性质;在阶跃电位-0.85 V/0.85 V下循环50次,其电致变色及荧光开关性能没有明显的减弱,体现了良好的电化学稳定性.     

钒钨酸盐/刚果红电致变色复合膜及器件研究

应用Layer-by-Layer自组装技术, 采用聚乙烯亚胺(PEI)阳离子将无机电致变色材料[P₂W₁₅V₃O₆₂]^8?(P₂W₁₅V₃)阴离子与刚果红(CR)阴离子通过静电引力复合, 构筑了复合膜[PEI/P₂W₁₅V₃/PEI/CR]₂₀及对比膜 [PEI/P₂W₁₅V₃]₂₀. 利用扫描电子显微镜、 紫外-可见吸收光谱和电化学工作站研究了复合膜的形貌与电致变色性能. 对比研究表明, 复合膜可实现浅红色-蓝紫色-浅红色的可逆颜色调变, 且保持了[P₂W₁₅V₃O₆₂]^8?阴离子的电致变色性能, 光反差22.55%, 着色效率122.67 cm²/C.复合膜循环测试400圈后透过率(500 nm)处损耗仅为6.94%, 稳定性良好; 由复合膜组装的电致变色器件也实现了由浅红色到蓝紫色的颜色变化. 本研究可为解决多酸电致变色材料颜色变化单一的问题提供参考.     

基于[P_2W_(17)O_(61)]~(10-)构筑的一维双链稀土衍生物的结构、合成及表征

饱和Dawson型[P_2W_(18)O_(62)]~(6-)(简称为[P_2W_(18)])多酸阴离子以其稳定的化学性质、良好的结晶性能成为多酸化学领域中的重要研究对象.本文以K_6[α-P_2W_(18)O_(62)]·xH_2O、Ce(NO_3)_3·6H_2O为基本原料,通过常规水溶液加热回流法,成功地合成了一例结构单元类似2∶17型Dawson-稀土双系列结构的一维双链化合物{[Na_2[N(CH_3)_4]_8[Ce(CH_3COO)(H_2O)]_2[Ce(H_2O)_7](P_2W_(17)O_(61))]_2·23H_2O}_n(1).结构分析表明,化合物1属于三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数为:a=1.327 97(15)nm,b=1.376 71(15)nm,c=3.121 1(3)nm.该化合物以单缺位[P_2W_(17)O_(61)]~(10-)(简称为[P_2W_(17)])为基本构筑单元,中心原子Ce不仅与[P_2W_(17)]通过氧桥直接相连,而且通过醋酸根与另外一个Ce-[P_2W_(17)]单元相连,并最终形成新颖的一维双链结构.此外,我们还通过红外光谱、元素分析、热失重分析、紫外-可见吸收光谱分析等方法,对化合物1进行了较全面的表征.     

磷钨酸盐修饰的氧化钨薄膜的制备与电致变色性质研究

为了提高WO_3纳米粒子薄膜的光学对比度,利用层接层自组装方法,将Keggin型结构的磷钨酸盐H_3[α-PW_(12)O_(40)]与WO_3纳米粒子复合,制备[PEI/PW_(12)/PEI/WO_3]_(20)复合膜.采用扫描电镜、紫外光谱和电化学工作站对复合膜的形貌及电致变色性能进行研究,结果表明:该复合膜与单纯的WO_3纳米粒子薄膜相比,光学对比度提高了117.28%,且这种复合膜提供了较大的H~+扩散系数,可以获得更好的电致变色性能.     

P2W18O626-@Tb3+溶液电致变色/荧光开关性质的可逆调控及对H2O2的光谱检测

基于功能互补原理,将Dawson型多阴离子P_2W_(18)O_(62)~(6-)可逆的电致变色性质与Tb~(3+)优异的发光性质相结合,在外加氧化还原电位下实现了P_2W_(18)O_(62)~(6-)@Tb~(3+)混合溶液可逆的电致变色及荧光开关性能,考察外加还原电位对电致变色响应时间及荧光开关能量转移效率的影响,在-0.38、-0.69、-0.85 V下混合溶液的能量转移效率分别为85.97%、87.53%、93.42%。在此基础上,将电化学还原与化学氧化相结合实现了P_2W_(18)O_(62)~(6-)@Tb~(3+)混合溶液对H_2O_2紫外可见、荧光双光谱检测,紫外可见、荧光光谱法对H_2O_2的检出限分别为1.76×10~(-2)、3.04μmol·L~(-1)。     

多酸/Pt-Ni合金纳米粒子复合膜电极的制备及其对H_2O_2电催化性能研究

选用Dawson型多酸K_6[P_2W_(18)O_(62)]·14H_2O (P_2W_(18))和Pt-Ni合金纳米粒子作为电化学活性组分,制备了P_2W_(18)/Pt-Ni合金纳米粒子复合膜电极,采用循环伏安法研究了复合膜电极的电化学行为。实验结果表明,P_2W_(18)/Pt-Ni合金纳米粒子复合膜电极具有良好的重复性和稳定性,并展现出较P_2W_(18)电极更好的对H_2O_2的电催化活性。     

杂多化合物催化性能的研究——单过渡金属配位的磷钨杂多化合物的合成、性质及其对H_2O_2分解反应的催化作用

合成了具有Keggin结构的杂多化合物K_7PW_(11)O_(39)·xH_2O(简写为PW_(11)),K_5PW_(11)ZO_(39)·xH_2O(Z=Mn~(Ⅱ),Co~(Ⅱ),简写为PW_(11)Mn,PW_(11)Co)和Dawson结构的杂多化合物H_6P_2W_(18)O_(62)·xH_2O及其钾盐K_6P_2W_(18)O_(62)·xH_2O(简写为P_2W_(18)和K_(10)P_2W_(17)O_(61)·xH_20(简写为P_2W_(17)),K_8P_2W_(17)ZO_(61)·xH_2O(Z=Mn~(Ⅱ),Co_(Ⅱ),简写为P_2W_(17)Mn,P_2W_(17)Co)。用热差热重、红外光谱、X射线衍射、循环伏安等技术对这类杂多化合物的性质进行了系统的研究,并对其结构和催化活性的关系进行了探讨。     

钒钨酸盐-CdS纳米粒子复合膜的制备与电致变色性能

通过层-层自组装方法制备了由Dawson结构三钒取代型钨酸盐1-K₉P₂W₁₅V₃O₆₂·18H₂O(P₂W₁₅V₃)与CdS纳米粒子构筑的复合膜材料, 研究了CdS纳米粒子添加和复合膜层数对P₂W₁₅V₃多酸复合膜材料电致变色性能的影响. 采用UV, XRD, SEM和循环伏安等测试手段对复合材料的结构和性能进行了表征; 将电化学工作站和紫外-可见吸收光谱联用, 在-1.0~+1.0 V的电压范围内, 对不同层数、 有无CdS纳米粒子复合的的膜材料的电致变色性能进行研究. 研究结果表明, 20层的复合膜材料性能最佳, 光反差为38.05%, 着色时间为3.57 s, 褪色时间为6.94 s, 最大着色效率达到94.04 cm²/C, 实现了从无色、 蓝色到蓝紫色, 再到无色的可逆颜色变化, 相对于单独P₂W₁₅V₃膜, 光反差提高46.07%, 着色效率提高96.53%, 电致变色性能显著提高.     

一例含有八核钴簇的锗钨酸盐的合成、结构及性质

以K_8Na_2[A-α-Ge W_9O_(34)]·25H_2O,Co(NO_3)_2·6H_2O和K_2CO_3等为原料,利用常规水溶液法合成了一例基于三缺位Keggin型多金属氧簇{Ge W_9O_(34)}的高核过渡金属衍生物K_(10.5)Cs_4H_(1.5){[Co_8(OH)_6(H_2O)_2](CO_3)_3(Ge W_9O_(34))_2}·12H_2O(1),并通过红外光谱、元素分析、热重分析和X射线单晶衍射等分析手段对其进行了表征。化合物1含有一个V型的多酸阴离子簇{[Co_8(OH)_6(H_2O)_2](CO_3)_3(Ge W_9O_(34))_2}~(16-),该阴离子进一步通过K~+和Cs~+离子连接形成二维结构。磁学性质研究表明,化合物1中Co~(2+)离子之间主要为反铁磁性耦合。     

多酸-中性红复合膜的制备及可调变的电致变色性能

利用层接层自组装方法,将Keggin型多酸(PW_(12))和染料中性红(NR)制备成复合膜材料.采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、扫描电子显微镜(SEM)和循环伏安法(CV)等手段对复合材料的形貌和电致变色性能进行了表征.复合膜材料呈现出良好的电致变色性能,其光反差可达6.0%,着色效率高达14.6cm~2/C,着色与褪色时间分别为14.6和16.9s.而且,复合膜实现了深粉色、淡紫色和深紫色的可调变颜色变化.     

原位聚合沉积聚苯胺薄膜及其电致变色性能

采用原位聚合的方法,以水溶性高分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为空间稳定剂,直接在玻璃基体表面聚合沉积导电聚苯胺(PANI)薄膜。用扫描电镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、四探针电导率测试仪和热重分析仪(TG)对聚苯胺膜结构及性能进行了表征。采用循环伏安法测试了薄膜的电致变色性。结果表明:盐酸掺杂聚苯胺薄膜呈翠绿色,薄膜厚115 nm,表面电导率为4.6×10-3S/cm。电致变色实验中聚苯胺电极电位在-6~ 6 V循环变化时,薄膜颜色在黄绿和蓝绿间可逆变化。电致变色前后聚苯胺薄膜的紫外可见吸收光谱表明,随着电极电位的降低,极化子峰发生红移,说明聚苯胺分子链中醌式结构单元被还原,聚苯胺薄膜质子化程度提高。     

聚苯胺电致变色薄膜在不同颜色区间的电化学循环稳定性研究

本文采用电位阶跃和循环伏安法结合紫外可见光光度法研究了聚苯胺薄膜的电致变色性质. 聚苯胺薄膜颜色多变,颜色在浅黄色到绿色再到蓝色之间变化,本文研究在不同的颜色变化区间内聚苯胺薄膜的电化学循环稳定性. 研究结果表明,薄膜在黄色到蓝色(0.4 V ~ 1.2 V)以及绿色到蓝色(0.8 V ~ 1.2 V)区间变化时,电致变色循环性能较差,而在黄色和绿色(0.4 V ~ 0.8 V)之间变化时循环稳定性能良好,着色时间为4.5 s,着色效率高达159.48 cm²·C^-1.     

三维有序大孔复合材料H_6P_2W_(18)O_(62)/TiO_2制备与多模式光催化

采用聚苯乙烯(PS)微球做模板,以甲醇真空法制备的三维有序大孔材料(3DOM)TiO_2为载体,通过浸渍法将其与多酸H_6P_2W_(18)O_(62)复合制备成3DOM H_6P_2W_(18)O_(62)/TiO_2。通过傅立叶-红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附-脱附等表征手段对所合成材料的光吸收性质、结构和晶相进行了表征,结果表明,3DOM H_6P_2W_(18)O_(62)/TiO_2复合材料中多酸仍然保留其Dawson结构,且晶型结构以TiO_2锐钛矿结构为主。为考察所合成纳米复合材料3DOM H_6P_2W_(18)O_(62)/TiO_2的光催化活性,选用甲基橙为模型分子,在紫外光、可见光和微波辅射等多模式作用下,对其进行了光催化活性的研究。结果显示,紫外光催化过程中纳米复合材料3DOM H_6P_2W_(18)O_(62)/TiO_2的活性最高,且在可见光、微波作用下3DOM H_6P_2W_(18)O_(62)/TiO_2对染料均具有一定的降解效果。     

固态聚苯胺电致变色器件的制备和性能

采用CeO2-TiO2复合物薄膜作为聚苯胺电致变色器件的对电极, 选用聚合物固态电解质(PE: PMMA-PC-EC-LiClO4), 构筑了新型双层结构(Dual-type)聚苯胺(PANI)固态电致变色(EC)器件. 用电化学现场紫外-可见光谱法表征了该EC器件(ITO|PANI||PE||CeO2-TiO2|ITO)的电致变色性能, 并与单层结构(Single-type)EC器件(ITO|PANI||PE|| ITO)进行了比较. 研究结果表明, 双层结构EC器件比单层结构EC器件的电致变色性能好, 如响应速度快, 循环寿命长. 同时, 考察了电解质组分对聚苯胺电致变色稳定性的影响. EC器件(ITO|PANI||PE||CeO2-TiO2|ITO)的颜色呈现由透明的黄色(-1.5 V, PANI vs. CeO2-TiO2)到蓝色(1.0 V)的可逆变化, 在700 nm处的透射率由42.19%变到13.35%, 经过150个循环, 其透射率差仍保持不变, 着色效率为152.1 cm2/C.     

K_8P_2V_2W_(16)O_(62)/TiO_2复合催化剂的制备及光催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶-程序升温一步法合成了复合材料K_8P_2V_2W_(16)O_(62)/TiO_2,经X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的结构和形貌进行了表征。结果表明,复合材料K_8P_2V_2W_(16)O_(62)/TiO_2中呈锐钛矿晶型结构的TiO_2附着在多酸K_8P_2V_2W_(16)O_(62)表面。以罗丹明B为模型分子,分别考察了K_8P_2V_2W_(16)O_(62)、TiO_2及复合材料K_8P_2V_2W_(16)O_(62)/TiO_2在紫外光下的降解性能,发现在120 min内,K_8P_2V_2W_(16)O_(62)/TiO_2的光催化活性优于K_8P_2V_2W_(16)O_(62)和TiO_2。     

K_8[Zn(H_2O)MnW_(11)O_(39)]/PANI/TiO_2复合材料的制备及光催化性能

采用直接合成法制备K_8[Zn(H_2O)Mn W_(11)O_(39)],以(NH_4)_2S_2O_8为氧化剂,通过化学氧化法将聚苯胺包覆在纳米Ti O_2颗粒表面制得PANI/Ti O_2,然后运用静电自组装法将K_8[Zn(H_2O)Mn W_(11)O_(39)]与PANI/Ti O_2复合成K_8[Zn(H_2O)Mn W_(11)O_(39)]/PANI/Ti O_2复合材料。运用IR、UV、XRD、XPS、SEM、N2吸附-脱附等分析方法对K_8[Zn(H_2O)Mn W_(11)O_(39)]/PANI/Ti O_2进行表征。利用K_8[Zn(H_2O)Mn W_(11)O_(39)]/PANI/Ti O_2为催化剂,研究其对孔雀石绿溶液的光催化降解性能。结果表明:紫外光照射下,孔雀石绿p H为2,浓度为20 mg/L,催化剂为10 mg时,脱色率可达93.66%。     

金属-超分子聚合物的合成及其多色电致变色器件

本文合成了一种多齿配体化合物——1,4-双(2,2′:6′,2′′-三联吡啶-4′-基)苯及其Fe/Ru金属-超分子聚合物——Poly Fe和Poly Ru,同时以喷涂在ITO导电玻璃上的Fe/Ru金属-超分子聚合物膜为工作电极、0.1 mol/L Li Cl O4水溶液为电解质,并添加K_3Fe(CN)_6为电化学互补材料,制作了系列电致变色器件.由Poly Fe和Poly Ru的组合,可以得到从Poly Fe的蓝紫色渐变到Poly Ru橙红色的彩色薄膜及其多色电致变色器件,器件响应速度快(2 s),褪色电压0.9~1.2 V,着色电压0 V,最大光学对比度约57%.添加K_3Fe(CN)_6后,器件的寿命得到极大提高.     

镧系元素杂多钼磷酸钾的合成与性质研究

本文首次报道了K_(17)[Ln(P_2Mo_(17)O_(61))_2]·xH_2O(Ln=La~(3+),Ce~(3+),pr~(3+),Nd~(3+),Sm~(3+),Eu~(3+),Gd~(3+),Tb~(3+),Yb~(3+))的合成方法,取测定结果表明,与(?)系离子配位的配体P_2Mo_(17)O♂♀~-为α_2-型,Ln的配位数为8,推测其结构类似于K_(16)[Ce(Ⅳ)(α_2-P_2W_(17)O_(61))_2]·xH_2O,还进行了UV光谱、CV、极谱、TG-DTA及磁化率等性质的研究。