刺激响应型的多金属氧簇-紫精基化合物的合成与应用

许颜清， 甄苗苗

(北京理工大学 化学与化工学院， 原子分子簇科学教育部重点实验室，北京 100081)

刺激响应型材料是一类具有“智能”行为的分子，可以对外部环境的影响，如光、温度、压力、湿度、磁场等产生相应的响应信号，如颜色变化、电子性能变化、机械性能和其他物理化学性质变化，进而可以用于传感器、检测器和探针等，在信息技术，生物传感，医学检验等领域中有着广泛的应用前景[1-2]. 紫精 (viologen)，通常为1,1’-二取代4,4’-联吡啶盐. 紫精以及接有紫精基团的化合物具有优异的电致和光致变色性能，近年来由于其在刺激响应材料上的应用而颇受关注[3]. 紫精类化合物通过可逆氧化还原反应实现自身着色和褪色变化，在自然界存在三种形式：阳离子V2+，阳离子自由基V·+，中性V0(图1). 紫精处在阳离子的状态时，其紫外可见吸收特征峰在200～300 nm，对可见光没有明显吸收，晶体颜色很浅；在光照、加压、加热等刺激下，化合物V2+从外界获取一个电子被还原为阳离子自由基V·+的状态[4]，吸光系数增加，紫外可见吸收特征波长红移至400～600 nm，晶体颜色加深，呈现深蓝色或深紫色[5-6]. 阳离子自由基V·+再从外界得到一个电子变为电中性分子V0，深色褪去，但中性状态分子具有很强的还原性，在三种状态中最不稳定[7]. 由于三种存在状态具有不同的电子分布状态，导致其具有不同的电子吸收带，继而伴随着颜色的变化，因而紫精化合物表现出多种刺激响应特性，具有成为多功能智能材料的潜力，在新……