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光響應(yīng)聚離子液體—來回切換、隨心而然
發(fā)布時間:2020-09-03     作者:harry   分享到:

說到聚離子液體,大家應(yīng)該能想到這幾個詞:電解質(zhì)、吸附、柔性材料。確實,作為電解質(zhì),聚離子液體常常有著較高的穩(wěn)定性,同時機(jī)械耐久性好。

近日,美國加州大學(xué)圣芭芭拉分校的研究者設(shè)計了一種對光產(chǎn)生響應(yīng)的聚離子液體,通過紫外光與可見光的照射,該聚離子液體能夠在開環(huán)和閉環(huán)兩種異構(gòu)體間可逆轉(zhuǎn)換,并且**改變聚離子液體的電導(dǎo)率。

在聚離子液體設(shè)計上,研究者根據(jù)已有的文獻(xiàn)(J. Am. Chem. Soc.2009, 131, 912-913),將目光放在了一類以咪唑作為橋連單位的二芳基烯DAEs身上,光致變色的DAEs可在開環(huán)(DAE-O)和閉環(huán)(DAE-C)兩種同分異構(gòu)體之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換,無論其處于溶液狀態(tài)還是固體狀態(tài)。在這種光誘導(dǎo)的重排中,DAE分子的共軛體系會發(fā)生改變,從而影響咪唑環(huán)的性質(zhì)。帶有咪唑環(huán)的光致變色二芳烯已在不同領(lǐng)域得到應(yīng)用,如可光響應(yīng)的有機(jī)催化劑、化學(xué)傳感器,同時也是一種新型的路易斯酸。



研究者研究了該材料在不同光照下的離子電導(dǎo)率,發(fā)現(xiàn)在紫外光照射后的材料離子電導(dǎo)率**下降。那么,這種變化與PILs分子結(jié)構(gòu)中發(fā)生的變化有何關(guān)聯(lián)呢?研究者通過核磁與紫外-可見光譜做出了它們的解釋。



從碳譜和氫譜中我們可以看到,在咪唑環(huán)關(guān)鍵性的C2位上,碳譜和氫譜發(fā)生了**變化,紫外照射后,C2產(chǎn)生了從136.6150.6 ppm的位移,而C2位的氫則發(fā)生了從8.78.2 ppm的位移(在DAE-OC2H能受到更強(qiáng)的**磁場),這意味著整個DAE部分共軛體系的改變,即DAE-O整個體系共軛,咪唑環(huán)的電子離域,而DAE-C中咪唑環(huán)上電荷不參與二芳基烯部分的共軛,從而,正電荷集中在C2附近,與陰離子具有更強(qiáng)的相互作用。此外,研究者通過19F-1H交叉極化角旋轉(zhuǎn)(CPMAS)質(zhì)子核磁共振證明陰離子BF4-(也是電荷載體)在空間位置上與C2位很接近,由此解釋了該材料在光照前后離子電導(dǎo)率的變化。同時作者也說明了無法排除兩種異構(gòu)體導(dǎo)致聚合物鏈取向等因素造成離子電導(dǎo)率變化的可能性。(關(guān)于紫外部分的定量表征在此不展開)



總之,該文中的材料在不同光照下發(fā)生光異構(gòu)化反應(yīng),導(dǎo)致離子電導(dǎo)率的**改變,降幅可達(dá)70%,同時,隨光照時間的不同,該材料的離子電導(dǎo)率是連續(xù)可調(diào)的,這無疑展示出了其廣闊的應(yīng)用前景。

這種新型光響應(yīng)的PEO-stat-PAGE-DAE-BF4系統(tǒng)將為PIL材料帶來新的機(jī)遇和研究方向,在智能電路和可穿戴光電探測器方面具有巨大的潛力。光電調(diào)節(jié)步驟的非侵入性,避免使用任何額外的化學(xué)物質(zhì)來調(diào)節(jié)離子電導(dǎo)率,為未來的力學(xué)研究提供了一個獨(dú)特的處理方法。


原文鏈接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201912921

原文作者:

Hui Nie, Nicole S. Schauser, Neil D. Dolinski, Jerry Hu, Craig J. Hawker, Rachel A. Segalman, Javier Read de Alaniz

DOI: 10.1002/anie.201912921



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