可变色形状记忆材料

以聚乙烯醇和单宁酸为原料制备出了形状记忆水凝胶,以乙二胺四乙酸、二水合氯化铜、六水合氯化镁、氧化铝为原料制备出了无机热致变色材料,以结晶紫内酯、硼酸、十六醇为原料制备出了有机热致变色材料,并将形状记忆材料与热致变色材料结合,成功制备出了两种既能记忆形状又能变色的新型复合高分子材料。本实验原料简单易得,方法简便,并与本科阶段有机化学、无机化学、仪器分析、精细化学品化学等课程中所学习的自由基聚合反应、化学交联、络合反应等知识结合,可作为本科教学的一个综合实验,提高学生的动手能力,激发学生学习化学的兴趣和热情。     

苯胺四聚体合成及电致变色器件制备——一个大学化学综合性实验

介绍一个研究探索型大学化学综合性实验——苯胺四聚体合成及其电致变色器件制备。内容包括苯胺四聚体的合成及简单的电致变色器件的制备和相关性能的测试。通过本实验的实践,可以让学生拓宽相关化学专业知识,提高学生综合实验操作技能和专业素质,让学生接触所学领域的前沿技术,激发学生对科学研究的兴趣,培养科研探究能力。     

变色材料及其应用

受到光、电、热等外界激发原作用后可发生颜色变化的物质称为变色物质，本文介绍了光致变色，电致变色及热致变色材料的变色原理，应用及发前景前景。     

相变物质正十四醇微胶囊的制备与表征综合化学实验

为将相变储能材料这一前沿研究领域引入到本科教学实验中,特推荐一个综合性研究实验--相变物质正十四醇微胶囊的制备与表征。首先采用原位聚合法制备以正十四醇为芯材的相变微胶囊,然后运用红外光谱仪、扫描电子显微镜和差示扫描量热法分别对微胶囊的化学结构、形貌和储热性能进行了表征。该实验的制备部分可使学生熟悉高分子化学中缩聚反应原理以及微胶囊制备中常用的原位聚合法,对产物的测试和表征有利于加深学生对红外光谱法和差示扫描量热法的理解。实验过程既锻炼了学生的动手操作能力,也培养了学生的科研创新能力。     

“元素化学实验”中的热致变色现象(一)——部分Co(Ⅱ)化合物的热致变色现象及其变色机理探讨

以探讨Co²⁺鉴定实验过程中意外发现在适量CoCl₂溶液中加入适量NH₄SCN溶液的体系具有可逆热致变色现象为切入点,在分析和探讨其热致变色机理的基础上,顺势通过"先做后教、以做定教"实验教学的"翻转课堂"模式,即学生完成元素化学实验,具有亲身经历和切身体会后,以"问题"为导向,以生动直观的演示实验现象为基础,引导学生直观认识一些Co(Ⅱ)化合物的热致变色现象及其影响因素,启发学生应用化学原理与化学知识解释和探讨热致变色现象产生的本质,以加深学生对配合物的结构、性质以及分裂能概念的理解,培养学生的观察、分析、判断、归纳、推理、总结和探索规律的能力以及"批判性"思维能力。     

"元素化学实验"中的热致变色现象(二)——部分Cr(Ⅲ)化合物的热致变色现象及其变色机理探讨

在认识部分Co(Ⅱ)化合物的热致变色现象及变色机理的基础上,因势利导,创设问题“情境”,即再通过生动直观的演示实验,引导学生进一步认识一些Cr(Ⅲ)化合物的热致变色现象及其影响因素,引导和启发学生探讨和解释其热致变色的机理。进一步培养学生的观察、分析、判断、归纳、推理、总结和探索规律的能力以及“批判性”思维能力。     

热致变色自旋转换材料的制备与表征

设计包含Fe(II)自旋转换配合物的合成及热致变色性质研究,探究了温度、溶剂对配合物自旋状态的影响;进一步制备了具有一定加工性能的热致变色复合高分子材料,并通过多种手段加以表征。实验从验证基本原理到设计改性实用材料,涉及无机、分析、高分子、材料等多学科交叉,通过合成–表征–性质调控–应用的全流程实现对学生知识、技能、素养的全面训练。     

光(热)致变色现象

在光照或加热的情况下,某些物质的颜色会发生可逆性的变化,称之为光（热）致变色现象。此类物质的种类不同,其变色机理不同,所呈现的颜色也不同。此现象首先发现于无机物,并已有130余年的历史。但不论是在合成与理论研究上,还是在实际应用上的迅速发展,却是在近30余年来更显得卓有成效。光（热）致变色物质目前已在图像显示、光记录材料、彩色录像、照像、印刷照排、化妆品、染料、装饰品、油漆、玩具、护目镜等方面得到了不同程度的应用。     

可控变色织物制备及颜色控制研究

基于聚苯胺电致变色高聚物、采用反射型电致变色器件结构模型,以柔性导电织物作为电极,构建了可控变色织物,可在-1.0～+1.0 V低电压范围内实现颜色变化显著的黄色和绿色的可逆响应.系统研究了变色织物在不同电压、不同弛豫时间及不同颜色工作电极下的L*a*b*,ΔE*值及反射率曲线,且讨论了透射型电致变色器件和电致变色织物的区别.随着正电压的增加,变色织物对应的a*b*依次减小,蓝绿色加深;随着负电压的增加,变色织物对应的a*b*依次增加,变色织物黄色加深.撤去电压后变色织物发生放电弛豫,慢慢回复到未加电压时的本征态.工作电极底色对电致变色织物也有显著的影响.变色织物的断电放电弛豫时间低于透射型电致变色器件.     

基于无机电致变色材料的变色储能器件

电致变色和电化学储能的原理均是基于电荷在电极中的嵌入或脱出而发生的氧化还原反应,具有相同的电化学本质。将电致变色和电化学储能功能集成在一起的电化学器件即电致变色储能器件。以锂离子电池为代表的电化学储能器件已广泛商业化,单一功能的电致变色器件也已被广泛报道并有商业化应用,但有关电致变色储能器件的研究仍然停留在实验阶段。该类器件在电化学储能的同时,可以改变其在可见光甚至红外波段的透射率,并可用颜色指示器件的荷电状态,为电化学器件提供新的应用前景。电致变色储能器件主要包括电致变色超级电容器、电致变色电池和光驱动电致变色智能窗等。电致变色超级电容器和电致变色电池以同时具有电致变色效应和电荷存储性质的材料为正负电极,光驱动电致变色智能窗则还包括将光能转化为电能的光电转换部分。这些器件可用于建筑节能智能窗、静态显示、智能传感等。此外,在柔性基底上制备的可穿戴电致变色储能器件在智能服装、植入显示器和电子皮肤等方面具有应用潜力。本文从基本原理、研究进展和应用领域等方面对无机电致变色储能材料与器件进行综述,并提出未来的研究展望。     

旋转涂布法制备Si-Mo-W酸盐电致变色薄膜

本文采用旋转涂布制备了Si-Mo-W酸盐的电致变色薄膜。伴随着Li⁺的电化学注入，这些薄膜呈现出可逆的颜色变化。由于这类电致变色薄膜的变色幅度较小，故可用作为强变色材料的对电极。     

联二炔囊泡的光致聚合、热致变色及应用

物理化学实验为各大高校本科化学教学的主干实验课程之一。虽然各高校的物理化学实验内容已十分丰富,但仍然缺乏将不同章节知识点融会贯通以及与学科前沿密切联系的综合型实验内容。我们根据南开大学郭东升教授课题组发表的一篇有关联二炔程序性响应检测胆碱酯酶的工作设计了“联二炔囊泡的光致聚合、热致变色及应用”的物理化学实验,涉及到联二炔缔合胶体的制备、联二炔的紫外光致聚合反应和聚联二炔的热致变色,进而显示其在防伪领域的潜在应用价值。希望通过此实验,使学生对物理化学中的缔合胶体、光化学、热力学、动力学等章节有更深一步的贯通性掌握,并了解自组装、光聚合、变色材料和防伪等相关研究领域的前沿动态。     

镧系元素螯合物热致变色作用的研究(Ⅱ) 镧、钕、钆二甲酚橙螯合物水溶液的热致变色作用及机理

用分光光度法研究了镧系离子La(Ⅲ)、Nd(Ⅲ)和Gd(Ⅲ)的二甲酚橙(XO)螯合物水溶液的可逆热致变色规律。测定了螯合物的组成及条件稳定常数。探讨了体系酸度、离子强度及配体浓度对热致变色作用的影响。初步研究表明,Ln(Ⅲ)-XO螯合物水溶液中存在两种不同颜色的螯合物质子离解平衡:体系呈现的热致变色作用是平衡常数随温度而变化所致。     

多色显示电致变色聚合物叠层复合薄膜的可控制备

在氧化铟锡透明导电玻璃(ITO)电极上电化学聚合依次得到聚4,4',4″-三[4-(2-联噻吩基)苯基]胺(PTBTPA)和聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)薄膜, 从而可控制备出叠层复合薄膜. 由红外光谱(FTIR)和场发射扫描电镜(SEM)表征了复合薄膜. 紫外-可见吸收光谱和电化学测试结果表明, 相对于PTBTPA薄膜(中性态橙色到氧化态深灰色)与PEDOT薄膜(中性态深蓝色到氧化态浅蓝色)的颜色变化, 叠层复合薄膜在不同的电压下能够展现出从橙色→蓝色→墨绿色的颜色变化, 并保持了较好的电化学活性和光学对比度. 这主要源于中性态吸收光谱和颜色显示互补的电致变色材料的选择. 本文提供了一种简单有效的制备多色乃至全色显示的电致变色材料的方法, 该方法同样适用于其它聚合物电致变色材料体系.     

有机荧光分子2-氰基-3-(3, 4-二甲氧基苯基)-2-丙烯酰胺的可逆压致变色和质子刺激响应性能

设计合成了3-芳基-2-腈基丙烯酰胺类有机发光小分子2-氰基-3-(3, 4-二甲氧基苯基)-2-丙烯酰胺(CDMPA)。经研究发现, CDMPA化合物具有明显的压致变色和酸致变色现象。在外力刺激下,化合物CDMPA荧光最大发射峰发生20 nm的红移,经过加热或蒸汽处理后可恢复初始状态。对样品研磨前后粉末的X射线衍射图谱及荧光寿命衰减曲线进行测试分析得出, CDMPA压致变色现象归因于分子构型由晶态到无定形态的转化。另外,在酸刺激下CDMPA发光颜色由蓝光红移至黄光,最大发射波长红移33 nm。经过二甲基甲酰胺(DMF)处理后可恢复到初始状态。由测试得到的红外光谱及分子轨道理论计算推测,酸致变色现象是由氨基取代基的质子化影响了CDMPA前线分子轨道引起的。本研究可使人们深入了解这种类型材料的多刺激响应发光机制,且显著的颜色变化性能使CDMPA在传感器和检测装置方面具有潜在的应用前景。     

基于科学核心观念建构的高中化学创新实验研究——以“多彩氧化亚铜纳米粒子的制备”为例

介绍了基于科学核心观念建构下制备多彩氧化亚铜纳米粒子的学生实验。利用葡萄糖还原班氏试剂的方法制备了氧化亚铜纳米粒子,并观察和讨论了不同条件下制备的粒子的颜色和粒径。整个实验安全、简单、现象明显、试剂用量少。本研究通过让学生参与科研的全过程,培养了学生的创新能力,促进了科学核心观念的建构。     

综合化学实验:三苯胺衍生物的合成、结构与电致变色性能的研究

介绍了一个综合化学实验。通过乌尔曼缩合反应合成一种具有电致变色性能的三苯胺衍生物。利用红外光谱、核磁共振氢谱、循环伏安法对化合物的结构及电化学性能进行表征。通过将电化学工作站和紫外-可见分光光度计联机进行光谱电化学测试,深入研究该化合物的电致变色性能。本实验充分体现了“合成-表征-分析”的科研思维模式,并打破了传统的单独仪器测试方式,在让学生了解合成化学知识和前沿学术研究的同时,提高学生的基本实验技能和综合运用学科知识的能力。     

胆甾相液晶微胶囊制备与表征

为了实现液晶的分散、保护和致稳,完成了DYE液晶的包覆。对该方法所采用的芯壁比、乳化剂含量、剪切速度和剪切时间等影响微胶囊包覆因素做了研究。首先,用自由基聚合法制备了液晶微胶囊。接着,以偏光显微镜(POM)检验液晶微胶囊的包覆效果,即在液晶微胶囊经过加热前后,液晶是否仍然保持其独有的光学特性。然后,在分析比较SEM和激光粒度仪等评价方法的性能的基础上,说明了液晶微胶囊的形貌及粒径分布。最后,利用傅里叶变换红外光谱仪再次验证了液晶微胶囊的包覆效果。实验结果表明：当芯壁比为5:4时,剪切速度为7000 rpm,剪切时间为10 min,乳化剂HSMA含量为5 ml时,微胶囊的形貌及粒径分布最优,液晶微胶囊显色性能最优。研制的DYE液晶微胶囊具有单分散性好、显色性优、耐高温能力强等优点,并以此微胶囊制备了热至变色液晶膜。     

热致变色材料智能涂层

能源与环境现状迫切要求开发出具有节能特性的新一代智能建筑窗户,以有效降低建筑能源消耗。热致变色材料能够根据外界温度变化改变自身光学性质,智能地调节进入室内的太阳辐射能量,且不消耗其他能源,在建筑节能方面具有极大的应用潜力。常见的热致变色材料包括水凝胶、离子液体、钙钛矿、超材料、液晶和VO₂等。其中VO₂在相变前后透过率在近红外区域明显降低而在可见光范围内保持不变,是热致变色智能窗材料的理想选择之一。本综述概述了热致变色涂层相关材料的工作原理、构筑方法及最新研究进展。首先介绍了常见热致变色材料的结构特性和相变机制。之后以VO₂为例,阐明了智能窗涂层表面工程设计和优化方法,讨论了不同构筑手段对光学性能的影响。最后,梳理了目前热致变色智能涂层所存在的不足及面临的困难,并对未来的研究方向进行了展望。     

纳米比色法测定左氧氟沙星含量的仪器分析实验设计

利用左氧氟沙星诱导十二烷基硫酸钠(SDS)稳定的银纳米粒子(SDS-AgNPs)聚集变色现象建立了灵敏的测定左氧氟沙星含量的新方法。当左氧氟沙星加入到SDS-AgNPs溶液中时,SDS-AgNPs发生团聚导致其吸收峰发生红移并且吸收强度下降,溶液颜色也由黄色变为红色,利用溶液颜色变化可进行裸眼以及紫外-可见分光光度法检测左氧氟沙星。该实验绿色环保、简单易行,操作方便,成本低,有利于培养学生创新和进行科学研究的能力,适用于本科生实验教学。