多金屬氧酸鹽-聚合物納米復(fù)合薄膜的制備及光致變色性研究.pdf

1、光致變色材料在信息應(yīng)用領(lǐng)域具有優(yōu)良功能，包括信息的產(chǎn)生、檢測(cè)、處理、存儲(chǔ)等功能，成為新世紀(jì)一個(gè)充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)的領(lǐng)域。制備具有光致變色性能的聚合物/多金屬氧酸鹽納米復(fù)合薄膜是當(dāng)今材料科學(xué)領(lǐng)域的重要課題。多金屬氧酸鹽因具有奇特的結(jié)構(gòu)，優(yōu)越的光學(xué)，電學(xué)，磁學(xué)性質(zhì)，成為構(gòu)筑聚合物/多金屬氧酸鹽納米復(fù)合薄膜的一類重要無機(jī)化合物。本文分別以Dawson結(jié)構(gòu)鎢磷酸，Dawson結(jié)構(gòu)鉬砷酸，一釩和二釩取代的Keggin結(jié)構(gòu)磷鉬酸主體，制備了一系列多金屬

2、氧酸鹽/聚合物納米復(fù)合薄膜，并對(duì)復(fù)合薄膜的光致變色性能進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容可歸納如下：
　　 將Dawson結(jié)構(gòu)鎢磷酸和鉬砷酸與聚乙烯吡咯烷酮(PVP)復(fù)合，得到H6P2W18O62/PVP、H6As2Mo18O62/PVP復(fù)合薄膜。利用透射電鏡，掃描電鏡表征復(fù)合薄膜的微觀結(jié)構(gòu)；紅外光譜，紫外－可見光譜，循環(huán)伏安測(cè)試研究光致變色性質(zhì)及機(jī)理。透射電鏡與掃描電鏡表明，鎢磷酸和鉬砷酸納米顆粒較均勻的分散在高分子體系中。紅外光譜表明，鎢

3、磷酸和鉬砷酸在復(fù)合薄膜中仍保持Dawson結(jié)構(gòu)，并且與PVP以氫鍵相互作用。紫外-可見光譜與循環(huán)伏安的測(cè)試結(jié)果表明，復(fù)合薄膜在光照后，有機(jī)高分子通過氫鍵構(gòu)建的電荷轉(zhuǎn)移橋?qū)㈦娮觽鬏斀o雜多酸，使雜多酸發(fā)生還原反應(yīng)而變色。在復(fù)合薄膜褪色過程中O2起到了重要的作用。此外，利用紫外－可見光譜研究了不同光照時(shí)間，雜多酸含量，雜多酸種類等因素對(duì)復(fù)合薄膜的光致變色性的影響。研究表明，隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，更多的雜多酸與高分子底物反應(yīng)，出現(xiàn)了在相同著色過程

4、中雜多藍(lán)特征吸收峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)的現(xiàn)象。雜多酸含量對(duì)復(fù)合薄膜光致變色性也有一定影響。隨著雜多酸含量增加，更多的雜多酸高分子底物反應(yīng)，出現(xiàn)了在相同著色過程中雜多藍(lán)特征吸收峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)的現(xiàn)象。因此，通過調(diào)整復(fù)合體系不同組分的配比，可以控制改善復(fù)合材料的性能。雜多酸種類對(duì)復(fù)合薄膜的光致變色性也有一定影響。研究結(jié)果表明含有鉬系雜多酸的復(fù)合薄膜與含有鎢系雜多酸的復(fù)合薄膜相比，顯示了更快的光響應(yīng)速度和更高的光致變色效率，但褪色速率更低。這種現(xiàn)象是由

5、多酸本身的氧化－還原性質(zhì)決定的。P2W18/PVP復(fù)合薄膜與As2Mo18/PVP復(fù)合薄膜具有類似的光致變色反應(yīng)機(jī)理。
　　 將Dawson結(jié)構(gòu)鎢磷酸和鉬砷酸與聚乙二醇(PEG)復(fù)合，得到H6P2W18O62/PEG、H6As2Mo18O62/PEG復(fù)合薄膜。利用紅外光譜，紫外－可見光譜，循環(huán)伏安測(cè)試研究光致變色性質(zhì)及機(jī)理。紅外光譜表明，鎢磷酸和鉬砷酸在復(fù)合薄膜中仍保持Dawson結(jié)構(gòu)，并且與PEG以氫鍵相互作用。紫外－可見光譜

6、與循環(huán)伏安的測(cè)試結(jié)果表明，復(fù)合薄膜在光照后，有機(jī)高分子通過氫鍵構(gòu)建的電荷轉(zhuǎn)移橋?qū)㈦娮觽鬏斀o雜多酸，使雜多酸發(fā)生還原反應(yīng)而變色。在復(fù)合薄膜褪色過程中O2起到了重要的作用。此外，利用紫外－可見光譜研究了不同光照時(shí)間，雜多酸含量，雜多酸種類等因素對(duì)復(fù)合薄膜的光致變色性的影響。研究表明，隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，更多的雜多酸與高分子底物反應(yīng)，出現(xiàn)了在相同著色過程中雜多藍(lán)特征吸收峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)的現(xiàn)象。雜多酸含量對(duì)復(fù)合薄膜光致變色性也有一定影響。隨著雜多

7、酸含量增加，更多的雜多酸高分子底物反應(yīng)，出現(xiàn)了在相同著色過程中雜多藍(lán)特征吸收峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)的現(xiàn)象。因此，通過調(diào)整復(fù)合體系不同組分的配比，可以控制改善復(fù)合材料的性能。雜多酸種類對(duì)復(fù)合薄膜的光致變色性也有一定影響。研究結(jié)果表明含有鉬系雜多酸的復(fù)合薄膜與含有鎢系雜多酸的復(fù)合薄膜相比，顯示了更快的光響應(yīng)速度和更高的光致變色效率，但褪色速率更低。這種現(xiàn)象是由多酸本身的氧化－還原性質(zhì)決定的。P2W18/PEG復(fù)合薄膜與As2Mo18/PEG復(fù)合薄膜

8、具有類似的光致變色反應(yīng)機(jī)理。
　　 將Keggin結(jié)構(gòu)一釩取代的鉬磷酸和Keggin結(jié)構(gòu)二釩取代的鉬磷酸與聚乙烯吡咯烷酮(PVP)復(fù)合，得到H4PMo11VO40/PVP、H5PMo10V2O40/PVP復(fù)合薄膜。利用透射電鏡表征H5PMo10V2O40/PVP復(fù)合薄膜的微觀結(jié)構(gòu)；紅外光譜，紫外－可見光譜，循環(huán)伏安測(cè)試研究光致變色性質(zhì)及機(jī)理。透射電鏡表明，雜多酸顆粒較均勻的分散在高分子體系中。紅外光譜表明，雜多酸在復(fù)合薄膜中仍保

9、持Keggin結(jié)構(gòu)，并且與PVP以氫鍵相互作用。紫外－可見光譜與循環(huán)伏安的測(cè)試結(jié)果表明，復(fù)合薄膜在光照后，有機(jī)高分子通過氫鍵構(gòu)建的電荷轉(zhuǎn)移橋?qū)㈦娮觽鬏斀o雜多酸，使雜多酸發(fā)生還原反應(yīng)而變色。在復(fù)合薄膜褪色過程中O2起到了重要的作用。此外，研究表明，雜多酸氧化性對(duì)復(fù)合薄膜的光致變色性有一定影響，復(fù)合薄膜中多酸的氧化性越強(qiáng)，變色后雜多藍(lán)特征吸收峰強(qiáng)度更強(qiáng)，光致變色性更好。
　　 將Keggin結(jié)構(gòu)二釩取代的鉬磷酸與聚乙烯醇(PVA)復(fù)

10、合，得到H5PMo10V2O40/PVA復(fù)合薄膜。利用透射電鏡表征復(fù)合薄膜的微觀結(jié)構(gòu)；紅外光譜，紫外－可見光譜，循環(huán)伏安測(cè)試研究光致變色性質(zhì)及機(jī)理。透射電鏡表明，雜多酸顆粒較均勻的分散在高分子體系中。紅外光譜表明，雜多酸在復(fù)合薄膜中仍保持Keggin結(jié)構(gòu)，并且與PVA以氫鍵相互作用。紫外－可見光譜與循環(huán)伏安的測(cè)試結(jié)果表明，復(fù)合薄膜在光照后，有機(jī)高分子通過氫鍵構(gòu)建的電荷轉(zhuǎn)移橋?qū)㈦娮觽鬏斀o雜多酸，使雜多酸發(fā)生還原反應(yīng)而變色。在復(fù)合薄膜褪色過