一種無機/有機雜化光致變色材料及其製備方法與應用的製作方法

2023-09-14 04:06:10 2

專利名稱：一種無機/有機雜化光致變色材料及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無機/有機雜化光致變色材料及其製備方法與應用。
背景技術：
光致變色現象是指一種化合物在受到一定波長的光照射時，發生特定的化學反應，產物由於結構的改變導致其吸收光譜發生明顯的變化(顏色改變)，而在另一波長光的照射或熱的作用下，又能恢復到原來的結構形式的一種可逆的變化。近年來，將光致變色材料用於光信息存儲、光調控、光開關、光學器件材料、光信息基因材料、修飾基因晶片材料等領域受到全球範圍內的廣泛關注。同時它在光成像、紡織纖維、油墨、防偽標誌及裝飾乃至軍事上的高技術偽裝等領域都有著重要的應用前景，因此對 光致變色材料的研究是當今科學技術研究領域的前沿課題之一。光致變色材料主要分為有機化合物和無機化合物兩大類，其中有機光致變色材料研究較多，應用也最廣泛，如二芳基乙烯、俘精酸酐、螺吡喃、螺嗪、偶氮類化合物等，該類變色材料的優點是變色和消色快，但熱穩定性及抗氧化性差，耐疲勞性低。無機光致變色材料的研究相對較少，主要包括摻有雜質的各種變價金屬氧化物、金屬滷化物和金屬鹽水合物等，它克服了有機光致變色材料熱穩定抗氧性差，耐疲勞性低的缺點，但無機光致變色材料變色和消色較慢。目前，由於有機/無機雜化材料經過精心設計和調控，可以達到揚無機材料和有機材料各自優點之長和避其缺點之短的「雜交優勢」的效果，有機/無機雜化材料在光致變色方面的研究弓I起了人們的極大研究興趣。

發明內容
本發明的目的是提供一種變色和消色快，現象明顯的紫精類化合物與氯化鉍形成的無機/有機雜化光致變色材料及其合成方法。本發明包括如下技術方案
I. 一種無機/有機雜化光致變色材料，其特徵在於該光致變色材料的化學式為(C24H22N2)5[Bi3Cl14]2· (C14H14O),無機部分為三核的[Bi3Cl14]5_，有機部分為雙苄基紫精和二苄基醚，該類化合物為單斜晶系，空間群為P2/C，單胞參數為a = 24.430(5)，b =12.770(2)，c = 23. 873(5) K, a = 90，β =101.738(4)，r = 90。，V = 7292(2) A3,Z = 4ο2.如項I所述的無機/有機雜化光致變色材料，其特徵在於項I所述的光致變色材料的晶體在紫外/可見光的照射下，化合物的顏色30秒就由淺黃色變為藍綠色；用其粉末光照，其變色速度更快。3.如項2所述的無機/有機雜化光致變色材料，其特徵在於其如項2所述的在紫外/可見光的照射下的產物，在暗室或加熱80 0C以上的條件下可以退回到原來的顏色；用其粉末則消色速度更快。4.如項I所述的無機/有機雜化光致變色材料的製備方法，其特徵在於該光致變色材料採用原位溶劑熱合成法製備，具體方法為稱取一定摩爾比的BiCl3和4，4』-bipy加入到體積比為I :9的鹽酸和苯甲醇混合溶劑中，然後把得到的溶液放入水熱反應釜，旋緊後加熱至110-140 °C，並在此溫度下恆溫三天，然後以I °C/h的速度降低到70 °C，並保持6小時後再以I °C/h的速度降低到室溫。5. 一種項I的無機/有機雜化光致變色材料的用途，其特徵在於該材料可應用在光信息存儲、防護裝飾、防偽與鑑偽、保密、光開關器件、光信息轉換器，防輻射用的光致變色太陽鏡片、膜片材料等領域。


圖I為實施例I的化合物的結構示意圖。圖2為實施例5的化合物變色前後的顏色變化圖。
圖3為實施例5的化合物變色前後的紫外漫反射圖。圖4為實施例5的化合物的粉末變色前後及放於暗室後的紫外漫反射圖。
具體實施例方式實施例I. (C24H22N2) JBi3Cl14]2*(C14H140)化合物的合成
化合物是採用原位溶劑熱合成法得到的，其具體操作步驟為
200 mg BiCl3,60 mg 4，4』-bipy和I mL的鹽酸,放入25 mL的聚四氟乙烯內膽中，再加入9 mL的苯甲醇，然後把整個聚四氟乙烯內膽放入不鏽鋼水熱罐中，旋緊後加熱至140°C，並在此溫度下恆溫三天，然後以I °C/h的速度降低到70 °C，並保持6小時後再以I Xlh的速度降低到室溫。可得到淺黃色塊狀的目標化合物。該化合物為單斜晶系，空間群為/^2/c，單胞參數為a = 24.430(5)，b =12.770(2)，c = 23. 873(5) K, a = 90，β =101.738(4)，r = 90。，V = 7292(2) A3,Z = 4。其結構圖如附圖I所示。實施例2. (C24H22N2) JBi3Cl14]2*(C14H140)化合物的合成:
化合物是採用原位溶劑熱合成法得到的，其具體操作步驟為
200 mg BiCl3,60 mg 4，4』-bipy和I mL的鹽酸,放入25 mL的聚四氟乙烯內膽中，再加入9 mL的苯甲醇，然後把整個聚四氟乙烯內膽放入不鏽鋼水熱罐中，旋緊後加熱至130°C，並在此溫度下恆溫三天，然後以I °C/h的速度降低到70 °C，並保持6小時後再以I Xlh的速度降低到室溫。可得到淺黃色塊狀的目標化合物。實施例3. (C24H22N2) JBi3Cl14]2*(C14H140)化合物的合成
化合物是採用原位溶劑熱合成法得到的，其具體操作步驟為
200 mg BiCl3, 30 mg 4，4』-bipy和I mL的鹽酸,放入25 mL的聚四氟乙烯內膽中，再加入9 mL的苯甲醇，然後把整個聚四氟乙烯內膽放入不鏽鋼水熱罐中，旋緊後加熱至120°C，並在此溫度下恆溫三天，然後以I °C/h的速度降低到70 °C，並保持6小時後再以I Xlh的速度降低到室溫。可得到淺黃色塊狀的目標化合物。實施例4. (C24H22N2) JBi3Cl14]2*(C14H140)化合物的合成
化合物是採用原位溶劑熱合成法得到的，其具體操作步驟為
200 mg BiCl3, 30 mg 4，4』-bipy和I mL的鹽酸,放入25 mL的聚四氟乙烯內膽中，再加入9 mL的苯甲醇，然後把整個聚四氟乙烯內膽放入不鏽鋼水熱罐中，旋緊後加熱至110°C，並在此溫度下恆溫三天，然後以I °C/h的速度降低到70 °C，並保持6小時後再以I Xlh的速度降低到室溫。可得到淺黃色塊狀的目標化合物。實施例5. (C24H22N2) JBi3Cl14J2-(C14H14O)化合物的性能測試:
我們對得到的無機/有機雜化化合物的晶體進行光學性能及光致變色測試。將化合物晶體經過可見光或紫外汞燈照射，顏色馬上發生變化，I分鐘後發現晶體的顏色由淺黃色完全變為藍綠色，如附圖2所示。另外，將光照後的藍綠色晶體放置在控溫爐中，溫度設為1000C加熱10分鐘後，晶體顏色由藍綠色變回到淺黃色，或將晶體放在暗室，12小時後晶體也能變回到原來的顏色，且可多次重複。因此該化合物具有良好的光致變色效應。我們把晶體磨成粉末，其變色和消色的速度更快，附圖3表明變色前後的化合物的光吸收有明顯變化，且光照I分鐘和2分鐘的吸收峰基本一樣，而附圖4表明化合物的粉末消色速度很快，我們重複掃描4次後(每次時間為2. 5分鐘)，即放在暗室中10分鐘後，化 合物的粉末基本退色完全。
權利要求
1.一種無機/有機雜化光致變色材料，其特徵在於該光致變色材料的化學式為(C24H22N2)5[Bi3Cl14]2· (C14H14O),無機部分為三核的[Bi3Cl14]5_，有機部分為雙苄基紫精和二苄基醚，該類化合物為單斜晶系，空間群為P2/C，單胞參數為a = 24.430(5)，b =12.770(2)，c = 23. 873(5) K, a = 90，β =101.738(4)，r = 90。，V = 7292(2) A3,Z = 4ο
2.如權利要求I所述的無機/有機雜化光致變色材料，其特徵在於權利要求I所述的光致變色材料的晶體在紫外/可見光的照射下，化合物的顏色30秒就由淺黃色變為藍綠色；用其粉末光照，其變色速度更快。
3.—種權利要求2的無機/有機雜化光致變色材料，其特徵在於其如權利要求2所述的在紫外/可見光的照射下的產物，在暗室或加熱80 0C以上的條件下可以退回到原來的顏色；用其粉末則消色速度更快。
4.一種權利要求I的無機/有機雜化光致變色材料的製備方法，其特徵在於該光致變色材料採用原位溶劑熱合成法製備，具體方法為稱取一定摩爾比的BiCl3和4，4』-bipy加入到體積比為I :9的鹽酸和苯甲醇混合溶劑中，然後把得到的溶液放入水熱反應釜，旋緊後加熱至110-140 °C，並在此溫度下恆溫三天，然後以I °C/h的速度降低到70 °C，並保持6小時後再以I °C/h的速度降低到室溫。
5.一種權利要求I的無機/有機雜化光致變色材料的用途，其特徵在於該材料可應用在光信息存儲、防護裝飾、防偽與鑑偽、保密、光開關器件、光信息轉換器，防輻射用的光致變色太陽鏡片、膜片材料等領域。
全文摘要
一種無機/有機雜化光致變色材料及其製備方法與應用，屬於無機/有機雜化光致變色材料領域，涉及苄基紫精氯化鉍類無機/有機雜化光致變色化合物的合成方法與應用。本發明苄基紫精氯化鉍類無機/有機雜化光致變色化合物具有優良的光致變色性能，在紫外和可見光照射下，變色快，加熱或放在暗室，退色也快，該材料可應用在光信息存儲、防護裝飾、防偽與鑑偽、保密、光開關器件、光信息轉換器，防輻射用的光致變色太陽鏡片、膜片材料等領域。
文檔編號C09K9/00GK102965095SQ201110257499
公開日2013年3月13日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者林榕光, 郭國聰, 王明盛, 楊琛, 蔡麗珍, 王觀娥 申請人:中國科學院福建物質結構研究所