[发明专利]一种光致变色复合材料、其制备方法及应用

说明书

本发明提供一种光致变色复合材料的制备方法，其包括：(1)提供一介孔材料，在介孔材料的介孔通道中生成纳米金属氧化物；(2)加入银盐溶液，使银盐填充于所述介孔材料的介孔通道内；(3)将填充有银盐的介孔材料与卤化物或者卤素单质进行反应生成纳米卤化银，在这一反应中以纳米金属氧化物为晶核而使纳米卤化银与纳米金属氧化物紧密结合并附于纳米金属氧化物的表面；(4)对步骤(3)得到的介孔材料的介孔通道进行封闭和堵塞，得到光致变色复合材料。本发明还提供一种光致变色复合材料及其应用。

技术领域

本发明涉及一种光致变色复合材料、其制备方法及其应用。

背景技术

光致变色是指某些化合物在一定的波长和强度的光作用下分子结构发生变化，产生着色(生成色心)，从而导致其对光的吸收或折射、散射性能的相应改变，且这种改变一般是可逆的，即在激活辐射终止后又褪色(色心破坏)。

光致变色材料以其独特的光感特性，广泛地用于信息存储、建筑用窗、眼镜、传感器、国防等诸多领域。

光致变色材料包括有机变色材料和无机变色材料，无机变色材料分为卤化物和金属氧化物。其中卤化物主要指卤化银、卤化铜、卤化镉晶体等。目前，典型异相型光致变色材料为光致变色玻璃，其色心是与基质玻璃不同的光敏晶相物质。其中卤化银光色玻璃的光致变色效果最好。卤化银光色玻璃的变色原理为：特定波长的光使卤化银分解为胶体银和卤素单质，胶体银对特定波长的光产生吸收、反射和散射；当外界光照停止后，胶体银和卤素在催化剂的作用下复合，玻璃恢复透明。该种玻璃的制备关键是：卤化银微晶达到合适的尺度(约8nm～15nm)及密度，同时与催化剂形成紧密接触，另外被无机玻璃材料紧密包覆，使光化学产物无法扩散甚至逸失。可逆的光化学反应只能在下列条件下产生，即反应产物与周围的介质不反应，在扩散过程中不离开反应区(卤化银晶体)，而且不形成像照相底片感光层中生成胶体银(Ag_n)那样的稳定的聚集。唯有如此，才能达到最佳的变色和褪色效果。

照相工业用的卤化银微晶一般通过“双注法”制备，即将硝酸银和卤盐溶液分别以适宜的速度、浓度注入到适宜的保护剂中(一般为明胶)，这对制备的设备、条件控制提出了较高的要求。而有机物保护剂的存在(获得卤化银适宜粒径和保持稳定性，减少团聚)，对其与玻璃料的混合烧结会带来不便。另外通过烧结使卤化银微晶与催化剂微晶形成紧密的空间结构也需要对原料和生产条件进行精密的控制，由此带来工艺的复杂性和不确定性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供变色、褪色响应速度较快的光致变色复合材料，该复合材料的制备方法简单、产品品质优异、成本较低，得到的复合材料实际应用较广。

本发明提供一种光致变色复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

(a)提供一介孔材料，该介孔材料包括多个介孔通道；

(b)以介孔材料为模板，在所述介孔通道中生成纳米金属氧化物；

(c)向步骤(b)得到的介孔材料加入银盐溶液，使银盐填充于所述介孔材料的介孔通道内；

(d)将步骤(c)得到的填充有银盐的介孔材料与卤化物或者卤素单质进行反应生成纳米卤化银，在这一反应中以纳米金属氧化物为晶核而使纳米卤化银与纳米金属氧化物紧密结合并附于纳米金属氧化物的表面；

(e)对步骤(d)得到的介孔材料的介孔通道进行封闭和堵塞，在介孔通道内形成含二氧化硅的复合结构，并且该含二氧化硅的复合结构包裹纳米卤化银与纳米金属氧化物而在所述纳米卤化银的表面形成外壳，得到光致变色复合材料。

优选的，步骤(a)中所述介孔材料为无机或有机介孔材料，具体为硅酸盐介孔材料、玻璃介孔材料、铝磷酸盐介孔材料、有机硅介孔材料、聚四氟乙烯介孔材料、聚酰亚胺介孔材料中的至少一种，所述介孔材料的介孔通道的尺寸为2纳米～50纳米。