[发明专利]一种低温可逆热致变色晶体材料，其制备方法及用途

说明书

本申请公开了一种低温可逆热致变色晶体材料，其制备方法及用途。该晶体材料的化学式为[ZnNa₂(C₁₃H₈N₂O₆S)₄(H₂O)₁₂]·[Zn(H₂O)₆]·(H₂O)₁₂，属于三斜晶系，空间群为P‑1，晶胞参数为该晶体材料采用一步水热法或者挥发法制备，工艺过程简单，产率高，环境污染小，生产成本低，制得的材料具有可逆热致变色特性，变色快，温度低，响应时间短，高度可循环等特点，在传感器、湿度计、指示器、示温材料、涂料、防伪、印刷、纺织品等领域有广泛的应用前景。

技术领域

本申请涉及一种低温可逆热致变色晶体材料及其合成方法和用途。

背景技术

热致变色材料是指自身颜色随着温度的变化而改变的一类智能型材料，因其特殊的热性能吸引了大量研究者的关注，现已发展出无机、有机、液晶等多个种类。近年来，低温、可逆型热致变色材料已成为研究热点，尤其是低温有机可逆热致变色材料，具有变色温度选择性大、变色区间窄、颜色组合自由、色彩鲜艳、变色明显、颜色变化具有可逆性等优势，所以这种材料在工业、纺织、军事、印刷、建筑、传感、防伪等领域用途广泛。

对于各类可逆热致变色性质的化合物，其热致变色原理可以概括为物质结构的变化、分子内电子转移平衡和分子间的质子得失三种机理。

1.物质结构的变化

热致变色化合物的物质结构的变化主要有：配位场、配位数、几何构型的变化，分子结构的变化等。

1.1配位数、配位场、几何构型的变化

配合物的颜色随温度的变化主要是由于配位数、几何构型的变化引起的。如(CH₃)₂CHNH₃CuCl，受热后构型由含有一对称桥二聚体的双桥型链的平面锥形变为含有三桥型链的平面双锥形，配位数由5变为6；NiL₂NO₃·2H₂O(L＝N-异丙基-2-甲基丙烷-1,2-二氨)受热后失水，颜色由黄变绿，构型由平面正方形变为八面体构型；绝大多数含易挥发的小分子配体(如：NH₃、CO、O₂等)的有色金属络合物或带结晶水的有色无机化合物易受热分解生成新的有色物质而具有热致变色性质。

1.2分子结构的变化

有机(包括元素有机)化合物颜色随温度的变化多数是由分子结构的变化造成的。这类变化包括酸-碱、酮-烯醇、内亚酰胺-内酰胺等之间的平衡移动，有机化合物的氢迁移，分子受热开环或关环或产生自由基等。例如：邻羟基希夫碱的酮式-烯醇式互变；1,2-苯二氰硫代咪唑衍生物的热平衡过程；反式-3,8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶铂氨络合物在丙酮盐中的氢迁移；对氨基苯基汞双硫腙盐热致变色过程的红外光谱和动力学研究表明，发生颜色变化的主要原因是分子内双键位置的移动

2.有机分子中的电子转移平衡反应

许多自身没有热致变色性质的物质，在与其他适当的化合物混合后，加热时也会发生颜色变化。这类可逆热致变色化合物是通过电子在有机分子中的转移而吸收或辐射一定波长的光，导致化学平衡的移动，表观上便有了颜色的变化。一个典型的电子转移热平衡反应的例子是结晶紫内酯与双酚A的混合物受热或冷却时可发生颜色变化。

3.分子间的质子得失

这类热变色体系的发色剂主要是酸碱指示剂，如酚酞、酚红等；显色剂通常是一些可以提供质子的弱酸，如高级脂肪酸或脂肪醇等。当温度改变时，发色剂得到或失去质子，其酸式结构和碱式结构相互转化，引起颜色变化。这种热变色材料颜色的变化通常与各酸碱指示剂的pH值变化范围内的颜色变化一致。