[发明专利]一种单取代紫精基杂化光致变色材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种单取代紫精基杂化光致变色材料的制备方法，是将Cd(NO₃)₂·4H₂O，23.6mg,0.1mmol；1‑[(3,5‑二甲酸二甲酯)苄基]‑4,4'‑联吡啶溴化物(LBr)，41mg，0.1mmol；NaOH溶液，2mL，0.1mmol/L和H₂O，6mL封入带有聚四氟乙烯内衬的20mL不锈钢反应釜中，于130℃加热3天，随后冷至室温，得到块状黄色晶体。其结构式为[Cd(L)(Br)(H₂O)]·4H₂O。本发明制备的变色材料光响应范围变宽，响应速度加快，灵敏度提高。

技术领域

本发明涉及光致变色材料领域，具体涉及一种单取代紫精基杂化光致变色材料及其制备方法。

背景技术

光致变色材料广泛应用于传感器、光开关、数据存储、无墨打印介质等领域。无机光致变色化合物WO₃、V₂O₅和MoO₃以及有机光致变色化合物如螺吡喃、二芳基乙烯和紫精等引起了广泛关注。紫精是4,4’-联吡啶氮原子上的单或双取代产物。在特定波长的光照下，缺电子的紫精阳离子发生氧化还原反应，形成紫精自由基，颜色由无色变为紫色。一般来说，由于还原态紫精自由基对氧化剂高度敏感，导致着色态是厌氧的，不稳定。另外传统的有机紫精毒性大，抗疲劳性差，且光致变色行为多发生在溶液中，固态的光致变色过程难以实现。

目前，为了得到稳定的固态光致变色紫精体系，有效的方法是引入金属离子构筑紫精基无机-有机杂化材料。紫精基配位聚合物正是在这样的背景下发展起来的。金属离子可以通过配位键调节紫精配体的排列，从而影响电子转移路径。然而，从配位作用的角度考虑，紫精配体中氮原子的正电荷在其表面产生电场，这对自组装过程不利，所以难以得到预期的紫精基杂化材料。再者，已报道的紫精基杂化光致变色材料，合成条件苛刻，光致变色效率低。例如，李付安等人报道的紫精-Cd(II)配合物需要在有毒的有机溶剂甲醇和乙腈混合物中反应，采用0.1℃/min的冷却速度程序降温，以获得结晶良好的产物。产物变色效率较低，需在300W氙灯光照15min才达到饱和，颜色仅由淡黄色变为浅蓝色，变色较慢，灵敏度低。

发明内容

本发明要提供一种单取代紫精基杂化光致变色材料的制备方法，以克服现有技术存在的制备方法难和变色效率低的问题。

一种单取代紫精基杂化光致变色材料的制备方法，是将Cd(NO₃)₂·4H₂O，23.6mg,0.1mmol；1-[(3,5-二甲酸二甲酯)苄基]-4,4'-联吡啶溴化物(LBr)，41mg，0.1mmol；NaOH溶液，2mL，0.1mmol/L和H₂O，6mL封入带有聚四氟乙烯内衬的20mL不锈钢反应釜中，于130℃加热3天，随后冷至室温，得到块状黄色晶体。

进一步的，其结构式为[Cd(L)(Br)(H₂O)]·4H₂O。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、采用羧基功能化的单取代紫精，且以溴离子为抗衡离子。一方面，羧基减弱了正电荷的影响并增强了紫精的配位能力。另一方面，溴离子具有较强的给电子能力，是良好的电子供体，有利于电子转移过程。不仅如此，单取代的紫精中未经取代的富电子吡啶环可以稳定紫精自由基，从而使产物的光响应范围变宽，响应速度加快，灵敏度提高。

2、本发明提供的制备方法路线简单，产率高，可达到45％。由于所采用的配体原料不用水解，而是在水热合成过程中加入NaOH，使配体直接水解并配位，所述步骤少，且用水做溶剂，绿色无毒，成本低。

3、不但对紫外光有响应，对阳光和手机灯光也响应迅速，颜色变化灵敏，稳定性好，光致变色性能优异。仅需6W紫外灯照射3s，即可由黄色变为深蓝色，1min后趋于饱和。阳光照射只需2min即可变色。