專利名稱：光致變色材料及其合成方法
技術領域：
本發明涉及一種光致變色材料的合成方法。
背景技術：
光致變色是某一物質在兩種物理或化學狀態之間的可逆變化，其中至少有一個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分別表示同一物質的兩種不同顏色狀態；λ1和λ2分別表示兩種不同的波長。
光致變色的基本特征是A和B在一定條件下能穩定存在；A和B有明顯的顏色視差。但要實現真正的應用還要滿足以下條件A和B有足夠高的穩定性；A和B有足夠長的循環壽命；吸收帶在可見光區；響應速度快，靈敏度高。但到目前為止，完全滿足上述條件的光致變色材料鮮有報道，應用到實際中的更加少見。
目前對于瓜環，又稱葫蘆聯脲(cucurbit[n]uril，簡寫為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)可從市場上直接購得，有些雜多酸(如Dawson型磷鎢酸和Preyssler型磷鎢酸)也可根據文獻(R.G.Finke，M.W.Droege，and P.J.Domaille.Inorganic Chemistry，1987，26，3887)自己合成，這為合成可應用的光致變色材料提供方便。
發明內容
本發明的目的在于提供一種靈敏度高、響應速度快、穩定性與抗疲勞性高，在紫外和可見光照射下可以轉變為另一種顏色，可以作為光信息存儲材料、防護裝飾材料、防偽與鑒偽材料和保密材料等的系列光致變色材料。
本發明的另一目的在于提供一種對于不同材料體系具有普適性，方法簡單，操作簡便，所需的原料簡單易得的光致變色材料的合成方法。
本發明所述的光致變色材料由瓜環、瓜環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、瓜環的同系物及衍生物與雜多酸的比例為1∶(1～2)。
瓜環、瓜環的同系物及衍生物可以優選五元瓜環(Q5)、六元瓜環(Q6)、七元瓜環(Q7)和八元瓜環(Q8)等中的至少一種。雜多酸可以優選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、瓜環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；將相同摩爾數或兩倍摩爾數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混合攪拌產生沉淀；3)將沉淀過濾分離，用水、鹽酸依次沖洗沉淀，干燥，即得光致變色材料。
瓜環、瓜環的同系物及衍生物可以選自五元瓜環(Q5)、六元瓜環(Q6)、七元瓜環(Q7)和八元瓜環(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。
與現有的光致變色材料合成方法相比，本發明的優點在于1)對于不同材料體系具有普適性。任何一種瓜環、瓜環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，本發明只需通過調節原料的用量配比來獲得性能最佳的光致變色材料體系；2)方法簡單，操作簡便，需要的工序少，所需要的原料簡單易得；3)所得的光致變色材料性能優異，除具有靈敏度高、響應速度快以外，還具有穩定性和抗疲勞性高等特點；4)所得的光致變色材料最突出的優點在于在可見光區就可發生光致變色現象。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發明作進一步說明。
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。
實施例11)分別取20ml溶液A1和20ml溶液B1，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例21)分別取20ml溶液A1和20ml溶液B2，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例31)分別取20ml溶液A1和20ml溶液B3，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例41)分別取20ml溶液A1和20ml溶液B4，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例51)分別取20ml溶液A1和20ml溶液B5，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例61)分別取20ml溶液A2和20ml溶液B1，將它們混合攪拌產生沉淀；
2)將沉淀過濾分離，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。
實施例71)分別取20ml溶液A2和20ml溶液B2，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例81)分別取20ml溶液A2和20ml溶液B3，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例91)分別取20ml溶液A2和20ml溶液B4，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例101)分別取20ml溶液A2和20ml溶液B5，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例111)分別取20ml溶液A3和20ml溶液B1，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例121)分別取20ml溶液A3和20ml溶液B2，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例131)分別取20ml溶液A3和20ml溶液B3，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例141)分別取20ml溶液A3和20ml溶液B4，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例151)分別取20ml溶液A3和20ml溶液B5，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例161)分別取20ml溶液A4和12ml溶液B1，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例171)分別取20ml溶液A4和12ml溶液B2，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例181)分別取20ml溶液A4和12ml溶液B3，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例191)分別取20ml溶液A4和12ml溶液B4，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例201)分別取20ml溶液A4和12ml溶液B5，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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，將它們混合攪拌產生沉淀；
2)將沉淀過濾分離，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，將它們混合攪拌產生沉淀；2)將沉淀過濾分離，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。
實施例23與實施例21和22類似，其區別在于秤取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混合攪拌產生沉淀。
實施例24與實施例21和22類似，其區別在于秤取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混合攪拌產生沉淀。
實施例25與實施例21和22類似，其區別在于秤取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混合攪拌產生沉淀。
權利要求
1.光致變色材料，其特征在于由瓜環、瓜環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、瓜環的同系物及衍生物與雜多酸的比例為1∶1～2。
2.如權利要求1所述的光致變色材料，其特征在于瓜環、瓜環的同系物及衍生物選自五元瓜環、六元瓜環、七元瓜環和八元瓜環中的至少一種。
3.如權利要求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、瓜環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；將相同摩爾數或兩倍摩爾數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混合攪拌產生沉淀；3)將沉淀過濾分離，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、瓜環的同系物及衍生物選自五元瓜環、六元瓜環、七元瓜環和八元瓜環中的至少一種。
6.如權利要求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、響應速度快、穩定性與抗疲勞性高，在紫外和可見光照射下可以轉變為另一種顏色，可以作為光信息存儲材料、防護裝飾材料、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、瓜環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、瓜環的同系物及衍生物與雜多酸的比例為1∶1～2。合成時，將瓜環、瓜環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混合攪拌產生沉淀；將沉淀過濾分離，用水、鹽酸依次沖洗沉淀，干燥，即得光致變色材料。
文檔編號C09K9/02GK101033394SQ20071000884
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月17日 優先權日2007年4月17日
發明者劉靜欣, 龍臘生, 黃榮彬, 鄭蘭蓀 申請人:廈門大學