多金屬氧酸鹽-聚合物納米復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用領域具有優(yōu)良功能，包括信息的產(chǎn)生、檢測、處理、存儲等功能，成為新世紀一個充滿機遇與挑戰(zhàn)的領域。制備具有光致變色性能的聚合物/多金屬氧酸鹽納米復合薄膜是當今材料科學領域的重要課題。多金屬氧酸鹽因具有奇特的結構，優(yōu)越的光學，電學，磁學性質，成為構筑聚合物/多金屬氧酸鹽納米復合薄膜的一類重要無機化合物。本文分別以Dawson結構鎢磷酸，Dawson結構鉬砷酸，一釩和二釩取代的Keggin結構磷鉬酸主體，制備了一系列多金屬

2、氧酸鹽/聚合物納米復合薄膜，并對復合薄膜的光致變色性能進行了研究，主要內容可歸納如下：
　　 將Dawson結構鎢磷酸和鉬砷酸與聚乙烯吡咯烷酮(PVP)復合，得到H6P2W18O62/PVP、H6As2Mo18O62/PVP復合薄膜。利用透射電鏡，掃描電鏡表征復合薄膜的微觀結構；紅外光譜，紫外－可見光譜，循環(huán)伏安測試研究光致變色性質及機理。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、磷酸和鉬砷酸在復合薄膜中仍保持Dawson結構，并且與PVP以氫鍵相互作用。紫外-可見光譜與循環(huán)伏安的測試結果表明，復合薄膜在光照后，有機高分子通過氫鍵構建的電荷轉移橋將電子傳輸給雜多酸，使雜多酸發(fā)生還原反應而變色。在復合薄膜褪色過程中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間，雜多酸含量，雜多酸種類等因素對復合薄膜的光致變色性的影響。研究表明，隨著光照時間的延長，更多的雜多酸與高分子底物反應，出現(xiàn)了在相同著色過程

4、中雜多藍特征吸收峰強度逐漸增強的現(xiàn)象。雜多酸含量對復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，出現(xiàn)了在相同著色過程中雜多藍特征吸收峰強度逐漸增強的現(xiàn)象。因此，通過調整復合體系不同組分的配比，可以控制改善復合材料的性能。雜多酸種類對復合薄膜的光致變色性也有一定影響。研究結果表明含有鉬系雜多酸的復合薄膜與含有鎢系雜多酸的復合薄膜相比，顯示了更快的光響應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－還原性質決定的。P2W18/PVP復合薄膜與As2Mo18/PVP復合薄膜具有類似的光致變色反應機理。
　　 將Dawson結構鎢磷酸和鉬砷酸與聚乙二醇(PEG)復合，得到H6P2W18O62/PEG、H6As2Mo18O62/PEG復合薄膜。利用紅外光譜，紫外－可見光譜，循環(huán)伏安測試研究光致變色性質及機理。紅外光譜表明，鎢磷酸和鉬砷酸在復合薄膜中仍保持Dawson結構，并且與PEG以氫鍵相互作用。紫外－可見光譜

6、與循環(huán)伏安的測試結果表明，復合薄膜在光照后，有機高分子通過氫鍵構建的電荷轉移橋將電子傳輸給雜多酸，使雜多酸發(fā)生還原反應而變色。在復合薄膜褪色過程中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間，雜多酸含量，雜多酸種類等因素對復合薄膜的光致變色性的影響。研究表明，隨著光照時間的延長，更多的雜多酸與高分子底物反應，出現(xiàn)了在相同著色過程中雜多藍特征吸收峰強度逐漸增強的現(xiàn)象。雜多酸含量對復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，出現(xiàn)了在相同著色過程中雜多藍特征吸收峰強度逐漸增強的現(xiàn)象。因此，通過調整復合體系不同組分的配比，可以控制改善復合材料的性能。雜多酸種類對復合薄膜的光致變色性也有一定影響。研究結果表明含有鉬系雜多酸的復合薄膜與含有鎢系雜多酸的復合薄膜相比，顯示了更快的光響應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－還原性質決定的。P2W18/PEG復合薄膜與As2Mo18/PEG復合薄膜

8、具有類似的光致變色反應機理。
　　 將Keggin結構一釩取代的鉬磷酸和Keggin結構二釩取代的鉬磷酸與聚乙烯吡咯烷酮(PVP)復合，得到H4PMo11VO40/PVP、H5PMo10V2O40/PVP復合薄膜。利用透射電鏡表征H5PMo10V2O40/PVP復合薄膜的微觀結構；紅外光譜，紫外－可見光譜，循環(huán)伏安測試研究光致變色性質及機理。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，雜多酸在復合薄膜中仍保

9、持Keggin結構，并且與PVP以氫鍵相互作用。紫外－可見光譜與循環(huán)伏安的測試結果表明，復合薄膜在光照后，有機高分子通過氫鍵構建的電荷轉移橋將電子傳輸給雜多酸，使雜多酸發(fā)生還原反應而變色。在復合薄膜褪色過程中O2起到了重要的作用。此外，研究表明，雜多酸氧化性對復合薄膜的光致變色性有一定影響，復合薄膜中多酸的氧化性越強，變色后雜多藍特征吸收峰強度更強，光致變色性更好。
　　 將Keggin結構二釩取代的鉬磷酸與聚乙烯醇(PVA)復

10、合，得到H5PMo10V2O40/PVA復合薄膜。利用透射電鏡表征復合薄膜的微觀結構；紅外光譜，紫外－可見光譜，循環(huán)伏安測試研究光致變色性質及機理。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，雜多酸在復合薄膜中仍保持Keggin結構，并且與PVA以氫鍵相互作用。紫外－可見光譜與循環(huán)伏安的測試結果表明，復合薄膜在光照后，有機高分子通過氫鍵構建的電荷轉移橋將電子傳輸給雜多酸，使雜多酸發(fā)生還原反應而變色。在復合薄膜褪色過