功能化有机小分子光电材料的合成与光物理性能的研究开题报告.doc

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1、开题报告题目：功能化有机小分子光电材料的合成与光物理性能的研究1毕业设计（论文）综述1.1题目背景及研究意义光致变色(Photochromism)[l]是指化合物A在受到波长为入1的光照时，可通过特定的化学反应生成结构和光谱性能不同的产物B，而在波长为入2的光照或热的作用下，B又可逆地生成化合物A的现象，其变化过程如（图1.1)所示：图1.1这一过程的基本特征为：A、B在一定条件下都能稳定存在，且颜色视差显著不同；A、B之间的变化是可逆的。其中因温差导致的变色材料称为T(The~l)型，该类材料受到激发后反应速度和褪色速度都比较快；光辐射作用导致的变色材料称为P(Photoac

2、tive)型，该类材料的消色过程是光化学过程，有较好的稳定性能和变色选择性能[2]。光致变色材料是一类新型的功能性材料。这类材料经光照后，其化学性能与物理性能(特别是在颜色方面)会发生可逆的变化[3]，可广泛应用于光信息存储、光转换器件和光开关等前沿领域[4-5]。早期对光致变色材料的研究主要集中在：(1)发现更多化合物的光致变色化合物，到目前为止发现的光致变色种类主要是螺吡喃螺嗪类[6-7]、二芳基乙烯类[8]、偶氮苯类及俘精酸酐类[9-10]等；(2)对已发现的光致变色化合物进行分子修饰，使其各种性能可满足应用[11]；(3)研究分子所处的环境对光致变色性能的影响，如溶剂效

3、应、温度影响等。虽然对光致变色的研究已经取得了很大成就，但是要将光致变色材料应用到光存储、光开关及其他更为深入的应用，还有许多问题需要解决，如热稳定性、抗疲劳性能、非破坏性读出一直是阻碍光致变色材料应用到光存储和光开关上的重要因素。人们为了发展和扩大光致变色材料的应用，设法将其它功能团与光致变色功能团连接在一起组成具有多功能的光致变色体系。这种体系包括与荧光磷光基团、磁性基团、手性基团连接的光致变色体系及双光致变色体系[12]。有机光致变色化合物应具有以下基本要素：(1)好的热力学稳定性；(2)好的抗疲劳性；(3)快速的反应性；(4)高灵敏度。仔细分析近些年国内外有机光致变色化

4、合物的研究成果，满足以上要素的化合物体系为数不多，如何开发出优良的有机光致变色染料是目前研究人员的共识。然后，进一步深层研究有机光致变色化合物的变色机理。人们对其变色过程并不十分了解，为了更好地了解其变色过程,需要利用越来越先进的各种分析手段进行大量实验研究，更需要进行理论上的创造，提出新概念、新模型、新理论和新方法,科学地阐明有机光致变色化合物的变色过程、激发过程和激发状态。最后,在以上研究的基础上进一步研究有机光致变色化合物的生产过程、生产工艺,降低生产成本使之尽快进入应用领域[13]。1.2国内外研究现状光致变色指的是某些化合物在一定的波长和强度的光作用下分子结构会发生变

5、化，从而导致其对光的吸收峰值即颜色的相应改变，且这种改变一般是可逆的。人类发现光致变色现象已有一百多年的历史。第一个成功的商业应用始于20世纪60年代，美国的Corning工作室的两位材料学家Amistead和Stooky首先发现了含卤化银(AgX)玻璃的可逆光致变色性能[14]，随后人们对其机理和应用作了大量研究并开发出变色眼镜。但由于其较高的成本及复杂的加工技术，不适于制作大面积光色玻璃，限制了其在建筑领域的商业应用。此后AgX光致变色的应用重心转向了价格便宜且质量较轻的聚合物基材料，而各种新型光致变色材料的性能及其应用也开始了系统研究。具有实际应用前景的光致变色材料最重要

6、的特性是成色体必须有足够的热稳定性，还有一个就是光致变色化合物的耐疲劳性。目前已开发的光致变色材料大可分为无机光致变色材料和有机光致变色材料两大类传统无机光致变色材料有金属卤化物、金属羰合物、金属氧化物等，研究较为成熟，性能稳定，光色循环次数较高，但种类较少，颜色单调。有机光致变色材料，如螺环烃类、缩苯胺衍生物、染料类、杂环化合物等，种类繁多、价格便宜、对光敏感度高，因而不仅已在高科技领域如光电信息记录材料方面得到应用，在民用行业也崭露头角，国外如美、德、日、俄、欧等国家已有用于服装、塑料等的民用产品，而国内目前在这个领域还没有真正的生产厂家，一些研究机构如南开大学等已着手开发

7、光致变色安全玻璃透明薄膜、光致变色纺织品、光致变色涂料等，并有部分产品通过了中试[15]。目前国内外还在积极探索和开发新的高性能有机光致变色体系。虽然有机光致变色材料的研究取得了较大的进展，但也有不耐高温和容易疲劳的缺点，尤其是户外耐候性较差限制了其在建筑方面的应用，相反，无机光致变色材料却体现了很好的稳定性和耐疲劳性能。因此，近十年来，无机光致变色材料的研究重新引起了人们的重视，并开发了无机和有机复合光致变色材料及生物光致变色材料[l6]。光致变色材料的研究涉及到合成化学、材料、电子、光化