[发明专利]一种无机可逆光致变色材料及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于发光材料技术领域，特别涉及一种无机可逆光致变色材料及其制备方法。

背景技术

早在十九世纪40年代人们就发现了包括无机和有机化合物的光致变色现象。1978年，Heller 教授指出了光致变色反应可以应用于信息存储和光记录材料，这一论断极大地推动了对光致变色材料的开发和研究。光致变色现象是指一种物质在受到一定波长电磁波的照射后，引起对光的吸收发生改变，从而导致其体色会逐渐发生改变显示出另一种颜色，经过另一种合适波长的电磁波再次照射物质表面后，其体色又能够恢复到原来的颜色。目前一般认为是由于这些材料在一定波长的光作用下其分子结构发生变化，或者晶格中电子发生转移而引起的。因为这种材料的光敏性能，所以可以应用于光信息存储、光调控、光学成像、光学器件材料、装饰、自显影全息记录照相、防伪和辐射计量计等众多重要领域。

从现有文献报道来看，关于有机化合物光致变色材料的研究发展的很快，并且已经取得较为丰硕的成果。相比于有机光致变色材料，无机化合物光致变色材料具有较优良的稳定性、抗疲劳性和易成型性。但是迄今为止，无机光致变色材料的发展仍然十分缓慢。已报道的一些主要的无机光致变色材料如下：SrTiO₃和TiO₂ (Phys. Rev. Lett., Vol.21, 1331, (1968))，CaAl₂O₄：Eu²⁺, Nd³⁺ (Opt. Mater. Express, Vol.3, 787, 2013,)，ZnGa₂O₄：Bi³⁺ (Opt. Mater. Express, Vol.2, 1378, (2012))，Sr₂SnO₄：Eu³⁺ (Appl. Phys. Lett., Vol.102, 031110, (2013))，Ba₅(PO₄)₃Cl：Eu²⁺, Y³⁺ (J. Photochem. Photobiol A, Vol.251, 100, (2013)), BaMgSiO₄：Eu²⁺ (Appl. Phys. Lett., Vol.97, 181905, (2010)) 等,Zn₂GeO₄:Eu²⁺ (Mater. Lett., Vol.134, 187, (2014))专利(申请号：200810070402.3)公开了一种新型无机化合物光致变色材料Hg₂AsCl₂。由此可见无机光致变色材料的发展处于初期探索阶段，其种类依然十分有限，其颜色变化也非常有限，这在很大程度上限制了这类材料的实际应用价值。除此之外，上述无机光致变色材料绝大多数都需要进行稀土离子掺杂才能发生光致变色现象，这一因素在一定程度上提高了该光致变色材料的成本。本发明可实现非稀土离子掺杂可逆变色，稀土离子掺杂对变化程度进行调控的功能。

发明内容

为解决以上提到的无机光致变色材料现如今发展所面临的问题，并在在一程度上弥补有机光致变色材料的不足之处，本发明的目的在于提供一种非掺杂抗疲劳性良好的无机光致可逆变色材料及其制备方法，并且通过不同稀土元素的掺杂以实现调控其光致变色程度的效果。

本发明提供的一种无机可逆光致变色材料，它的表达式为M_1-xHfO₃:xR，其中，M为碱土金属元素Ca、Sr 、Ba中的一种；x为R的掺杂量，0≤x≤0.03；R为掺杂到基体材料中的稀土元素，选自Sc、Y、 La、 Ce、Pr、 Nd 、Sm、Eu、 Gd、 Tb、Dy、 Ho、 Er、 Tm、Yb、Lu中的一种或多种。

本发明提供的一种所述无机可逆光致变色材料的制备方法，

一是以CaHfO₃为基体材料的可逆光致变色材料的制备方法如下：

(1) 称量原料: 首先按照摩尔比例准确称取相应重量的原料，CaCO₃：HfO₂：R₂O₃,的摩尔比为1-x：1：x，其中0≤x≤0.03；