專(zhuān)利名稱(chēng)：光致變色材料及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光致變色材料的合成方法。
背景技術(shù)：
光致變色是某一物質(zhì)在兩種物理或化學(xué)狀態(tài)之間的可逆變化，其中至少有一個(gè)方向的變化是由光輻射引起的，這可用以下方程表示
其中A和B分別表示同一物質(zhì)的兩種不同顏色狀態(tài)；λ1和λ2分別表示兩種不同的波長(zhǎng)。
光致變色的基本特征是A和B在一定條件下能穩(wěn)定存在；A和B有明顯的顏色視差。但要實(shí)現(xiàn)真正的應(yīng)用還要滿(mǎn)足以下條件A和B有足夠高的穩(wěn)定性；A和B有足夠長(zhǎng)的循環(huán)壽命；吸收帶在可見(jiàn)光區(qū)；響應(yīng)速度快，靈敏度高。但到目前為止，完全滿(mǎn)足上述條件的光致變色材料鮮有報(bào)道，應(yīng)用到實(shí)際中的更加少見(jiàn)。
目前對(duì)于瓜環(huán)，又稱(chēng)葫蘆聯(lián)脲(cucurbit[n]uril，簡(jiǎn)寫(xiě)為Qn)合成的方法(Day AI，Arnold A P，Blanch R J，(Unisearch Limited，Australia)，PCT Int.Appl.2000，WO2000-2000AU412 20000505，112(PriorityAU 99-232 19990507))日臻成熟，成本也急劇降低。而雜多酸(如Keggin型磷鎢酸、Keggin型硅鎢酸和Keggin型磷鉬酸等)可從市場(chǎng)上直接購(gòu)得，有些雜多酸(如Dawson型磷鎢酸和Preyssler型磷鎢酸)也可根據(jù)文獻(xiàn)(R.G.Finke，M.W.Droege，and P.J.Domaille.Inorganic Chemistry，1987，26，3887)自己合成，這為合成可應(yīng)用的光致變色材料提供方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種靈敏度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性與抗疲勞性高，在紫外和可見(jiàn)光照射下可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N顏色，可以作為光信息存儲(chǔ)材料、防護(hù)裝飾材料、防偽與鑒偽材料和保密材料等的系列光致變色材料。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種對(duì)于不同材料體系具有普適性，方法簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，所需的原料簡(jiǎn)單易得的光致變色材料的合成方法。
本發(fā)明所述的光致變色材料由瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物中的至少一種與至少一種雜多酸組成，按摩爾比瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物與雜多酸的比例為1∶(1～2)。
瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物可以?xún)?yōu)選五元瓜環(huán)(Q5)、六元瓜環(huán)(Q6)、七元瓜環(huán)(Q7)和八元瓜環(huán)(Q8)等中的至少一種。雜多酸可以?xún)?yōu)選Keggin型磷鎢酸、Keggin型硅鎢酸、Keggin型磷鉬酸、Dawson型磷鎢酸和Preyssler型磷鎢酸等中的至少一種。
本發(fā)明所述的光致變色材料的合成方法包括以下步驟1)將瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物中的至少一種溶解在鹽酸溶液中，得到溶液A；將相同摩爾數(shù)或兩倍摩爾數(shù)的至少一種雜多酸溶解在水中，得到溶液B；2)將溶液A和溶液B混合攪拌產(chǎn)生沉淀；3)將沉淀過(guò)濾分離，用水、鹽酸依次沖洗沉淀，干燥，即得光致變色材料。
瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物可以選自五元瓜環(huán)(Q5)、六元瓜環(huán)(Q6)、七元瓜環(huán)(Q7)和八元瓜環(huán)(Q8)等中的至少一種。雜多酸可以選自Keggin型磷鎢酸、Keggin型硅鎢酸、Keggin型磷鉬酸、Dawson型磷鎢酸和Preyssler型磷鎢酸等中的至少一種。鹽酸的濃度為1M～6M。
與現(xiàn)有的光致變色材料合成方法相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1)對(duì)于不同材料體系具有普適性。任何一種瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物與任何一種雜多酸按照一定的比例混合，均可得到光致變色材料，本發(fā)明只需通過(guò)調(diào)節(jié)原料的用量配比來(lái)獲得性能最佳的光致變色材料體系；2)方法簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，需要的工序少，所需要的原料簡(jiǎn)單易得；3)所得的光致變色材料性能優(yōu)異，除具有靈敏度高、響應(yīng)速度快以外，還具有穩(wěn)定性和抗疲勞性高等特點(diǎn)；4)所得的光致變色材料最突出的優(yōu)點(diǎn)在于在可見(jiàn)光區(qū)就可發(fā)生光致變色現(xiàn)象。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
秤取3.32gQ5溶解在200ml的4M濃度的鹽酸溶液中，得到0.02M的Q5溶液，記為溶液A1。
秤取3.84gQ6溶解在200ml的4M濃度的鹽酸溶液中，得到0.02M的Q6溶液，記為溶液A2。
秤取4.668gQ7溶解在200ml的1M濃度的鹽酸溶液中，得到0.02M的Q7溶液，記為溶液A3。
秤取1.6gQ8溶解在200ml的6M濃度的鹽酸溶液中，得到0.006M的Q8溶液，記為溶液A4。
秤取7.652gKeggin型磷鎢酸(H3PW12O40·xH2O)溶解在200ml水中，得到0.02M的Keggin型磷鎢酸溶液，記為溶液B1。
秤取11.512gKeggin型硅鎢酸(H4SiW12O40·xH2O)溶解在200ml水中，得到0.02M的Keggin型硅鎢酸溶液，記為溶液B2。
秤取7.30gKeggin型磷鉬酸(H3PMo12O40·xH2O)溶解在200ml水中，得到0.02M的Keggin型磷鉬酸溶液，記為溶液B3。
秤取32.982gDawson型磷鎢酸(K6P2W18O62·14H2O)溶解在200ml水中，得到0.02M的Dawson型磷鎢酸溶液，記為溶液B4。
秤取32.982gPreyssler型磷鎢酸(K12.5Na1.5[NaP5W30O110]·15H2O)溶解在200ml水中，得到0.02M的Preyssler型磷鎢酸溶液，記為溶液B5。
實(shí)施例11)分別取20ml溶液A1和20ml溶液B1，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q5和Keggin型磷鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例21)分別取20ml溶液A1和20ml溶液B2，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q5和Keggin型硅鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例31)分別取20ml溶液A1和20ml溶液B3，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q5和Keggin型磷鉬酸的光致變色材料。
實(shí)施例41)分別取20ml溶液A1和20ml溶液B4，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q5和Dawson型磷鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例51)分別取20ml溶液A1和20ml溶液B5，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q5和Preyssler型磷鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例61)分別取20ml溶液A2和20ml溶液B1，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；
2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q6和Keggin型磷鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例71)分別取20ml溶液A2和20ml溶液B2，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q6和Keggin型硅鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例81)分別取20ml溶液A2和20ml溶液B3，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q6和Keggin型磷鉬酸的光致變色材料。
實(shí)施例91)分別取20ml溶液A2和20ml溶液B4，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q6和Dawson型磷鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例101)分別取20ml溶液A2和20ml溶液B5，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q6和Preyssler型磷鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例111)分別取20ml溶液A3和20ml溶液B1，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q7和Keggin型磷鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例121)分別取20ml溶液A3和20ml溶液B2，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q7和Keggin型硅鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例131)分別取20ml溶液A3和20ml溶液B3，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q7和Keggin型磷鉬酸的光致變色材料。
實(shí)施例141)分別取20ml溶液A3和20ml溶液B4，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q7和Dawson型磷鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例151)分別取20ml溶液A3和20ml溶液B5，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q7和Preyssler型磷鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例161)分別取20ml溶液A4和12ml溶液B1，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q8和Keggin型磷鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例171)分別取20ml溶液A4和12ml溶液B2，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q8和Keggin型硅鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例181)分別取20ml溶液A4和12ml溶液B3，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q8和Keggin型磷鉬酸的光致變色材料。
實(shí)施例191)分別取20ml溶液A4和12ml溶液B4，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q8和Dawson型磷鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例201)分別取20ml溶液A4和12ml溶液B5，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q8和Preyssler型磷鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例211)分別取20ml溶液A1、20ml溶液A2和40ml溶液B1，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；
2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q5、Q6和Keggin型磷鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例221)分別取40ml溶液A1、20ml溶液B1和20ml溶液B2，將它們混合攪拌產(chǎn)生沉淀；2)將沉淀過(guò)濾分離，用水、濃鹽酸(3M)依次沖洗沉淀，干燥，即得基于Q5、Keggin型磷鎢酸和Keggin型硅鎢酸的光致變色材料。
實(shí)施例23與實(shí)施例21和22類(lèi)似，其區(qū)別在于秤取Q5和Q7溶解在鹽酸溶液中，得到Q5和Q7的鹽酸溶液，記為溶液A13。秤取Keggin型磷鎢酸和Dawson型磷鎢酸溶解在水中，得到Keggin型磷鎢酸和Dawson型磷鎢酸水溶液，記為溶液B14。分別將溶液A13和溶液B13混合攪拌產(chǎn)生沉淀。
實(shí)施例24與實(shí)施例21和22類(lèi)似，其區(qū)別在于秤取Q5、Q7和Q8溶解在鹽酸溶液中，得到Q5、Q7和Q8的鹽酸溶液，記為溶液A134。秤取Keggin型硅鎢酸和Dawson型磷鎢酸溶解在水中，得到Keggin型硅鎢酸和Dawson型磷鎢酸水溶液，記為溶液B24。分別將溶液A134和溶液B24混合攪拌產(chǎn)生沉淀。
實(shí)施例25與實(shí)施例21和22類(lèi)似，其區(qū)別在于秤取Q5、Q6、Q7和Q8溶解在鹽酸溶液中，得到Q5、Q6、Q7和Q8的鹽酸溶液，記為溶液A1234。秤取Keggin型磷鎢酸、Keggin型硅鎢酸、Keggin型磷鉬酸、Dawson型磷鎢酸和Preyssler型磷鎢酸溶解在水中，得到Keggin型磷鎢酸、Keggin型硅鎢酸、Keggin型磷鉬酸、Dawson型磷鎢酸和Preyssler型磷鎢酸水溶液，記為溶液B12345。分別將溶液A1234和溶液B12345混合攪拌產(chǎn)生沉淀。
權(quán)利要求
1.光致變色材料，其特征在于由瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物中的至少一種與至少一種雜多酸組成，按摩爾比瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物與雜多酸的比例為1∶1～2。
2.如權(quán)利要求1所述的光致變色材料，其特征在于瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物選自五元瓜環(huán)、六元瓜環(huán)、七元瓜環(huán)和八元瓜環(huán)中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的光致變色材料，其特征在于雜多酸選自Keggin型磷鎢酸、Keggin型硅鎢酸、Keggin型磷鉬酸、Dawson型磷鎢酸和Preyssler型磷鎢酸中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述的光致變色材料的合成方法，其特征在于包括以下步驟1)將瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物中的至少一種溶解在鹽酸溶液中，得到溶液A；將相同摩爾數(shù)或兩倍摩爾數(shù)的至少一種雜多酸溶解在水中，得到溶液B；2)將溶液A和溶液B混合攪拌產(chǎn)生沉淀；3)將沉淀過(guò)濾分離，用水、鹽酸依次沖洗沉淀，干燥，即得光致變色材料。
5.如權(quán)利要求4所述的光致變色材料的合成方法，其特征在于瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物選自五元瓜環(huán)、六元瓜環(huán)、七元瓜環(huán)和八元瓜環(huán)中的至少一種。
6.如權(quán)利要求4所述的光致變色材料的合成方法，其特征在于雜多酸選自Keggin型磷鎢酸、Keggin型硅鎢酸、Keggin型磷鉬酸、Dawson型磷鎢酸和Preyssler型磷鎢酸中的至少一種。
7.如權(quán)利要求4所述的光致變色材料的合成方法，其特征在于鹽酸的濃度為1M～6M。
全文摘要
光致變色材料及其合成方法，涉及一種光致變色材料的合成方法。提供一種靈敏度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性與抗疲勞性高，在紫外和可見(jiàn)光照射下可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N顏色，可以作為光信息存儲(chǔ)材料、防護(hù)裝飾材料、防偽與鑒偽材料和保密材料等的系列光致變色材料及其合成方法。由瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物中的至少一種與至少一種雜多酸組成，按摩爾比瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物與雜多酸的比例為1∶1～2。合成時(shí)，將瓜環(huán)、瓜環(huán)的同系物及衍生物中的至少一種溶解在鹽酸溶液中得溶液A；將相同或兩倍摩爾數(shù)的至少一種雜多酸溶解在水中得溶液B；將溶液A和B混合攪拌產(chǎn)生沉淀；將沉淀過(guò)濾分離，用水、鹽酸依次沖洗沉淀，干燥，即得光致變色材料。
文檔編號(hào)C09K9/02GK101033394SQ20071000884
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
發(fā)明者劉靜欣, 龍臘生, 黃榮彬, 鄭蘭蓀 申請(qǐng)人:廈門(mén)大學(xué)