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光响应聚离子液体—来回切换、随心而然
发布时间:2020-09-03     作者:harry   分享到:

说到聚离子液体,大家应该能想到这几个词:电解质、吸附、柔性材料。确实,作为电解质,聚离子液体常常有着较高的稳定性,同时机械耐久性好。

近日,美国加州大学圣芭芭拉分校的研究者设计了一种对光产生响应的聚离子液体,通过紫外光与可见光的照射,该聚离子液体能够在开环和闭环两种异构体间可逆转换,并且**改变聚离子液体的电导率。

在聚离子液体设计上,研究者根据已有的文献(J. Am. Chem. Soc.2009, 131, 912-913),将目光放在了一类以咪唑作为桥连单位的二芳基烯DAEs身上,光致变色的DAEs可在开环(DAE-O)和闭环(DAE-C)两种同分异构体之间进行转换,无论其处于溶液状态还是固体状态。在这种光诱导的重排中,DAE分子的共轭体系会发生改变,从而影响咪唑环的性质。带有咪唑环的光致变色二芳烯已在不同领域得到应用,如可光响应的有机催化剂、化学传感器,同时也是一种新型的路易斯酸。



研究者研究了该材料在不同光照下的离子电导率,发现在紫外光照射后的材料离子电导率**下降。那么,这种变化与PILs分子结构中发生的变化有何关联呢?研究者通过核磁与紫外-可见光谱做出了它们的解释。



从碳谱和氢谱中我们可以看到,在咪唑环关键性的C2位上,碳谱和氢谱发生了**变化,紫外照射后,C2产生了从136.6150.6 ppm的位移,而C2位的氢则发生了从8.78.2 ppm的位移(在DAE-OC2H能受到更强的**磁场),这意味着整个DAE部分共轭体系的改变,即DAE-O整个体系共轭,咪唑环的电子离域,而DAE-C中咪唑环上电荷不参与二芳基烯部分的共轭,从而,正电荷集中在C2附近,与阴离子具有更强的相互作用。此外,研究者通过19F-1H交叉极化角旋转(CPMAS)质子核磁共振证明阴离子BF4-(也是电荷载体)在空间位置上与C2位很接近,由此解释了该材料在光照前后离子电导率的变化。同时作者也说明了无法排除两种异构体导致聚合物链取向等因素造成离子电导率变化的可能性。(关于紫外部分的定量表征在此不展开)



总之,该文中的材料在不同光照下发生光异构化反应,导致离子电导率的**改变,降幅可达70%,同时,随光照时间的不同,该材料的离子电导率是连续可调的,这无疑展示出了其广阔的应用前景。

这种新型光响应的PEO-stat-PAGE-DAE-BF4系统将为PIL材料带来新的机遇和研究方向,在智能电路和可穿戴光电探测器方面具有巨大的潜力。光电调节步骤的非侵入性,避免使用任何额外的化学物质来调节离子电导率,为未来的力学研究提供了一个独特的处理方法。


原文链接:

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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