[发明专利]一种氧化钨可逆光致变色材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于钨的氧化物领域，具体涉及一种氧化钨可逆光致变色材料及其制备方法和应用。该氧化钨可逆光致变色材料，是由氧化钨纳米棒堆积成齿轮形结构；所述氧化钨属于六方晶系，晶胞参数为a＝7.298，b＝7.298，c＝3.899，所属空间群为P6/mmm。本发明提供的氧化钨可逆光致变色材料，是一种齿轮形貌、六方晶系的氧化钨材料。实验表明，该材料在紫外、可见光、太阳光照射下均可发生光致变色，经过太阳光照30min左右，颜色由黄色迅速转变为蓝色，经过简单加热处理又逐渐变成原来的黄色，具有吸收光谱宽、光响应快、着色效率高的特点；另外，这种可逆光致变色特性还被证明具有良好的抗疲劳性和稳定性。

技术领域

本发明属于氧化钨领域，具体涉及一种氧化钨可逆光致变色材料及其制备方法和应用。

背景技术

受光源激发后，能够发生可逆颜色变化的材料称为光致变色材料。光致变色材料已被广泛研究，可分为两大类：有机材料(螺吡喃类、偶氮苯、俘精酸醉类和二芳基乙烯类)和无机材料(如过渡金属氧化物、金属卤化物和稀土配合物)。与有机变色材料相比，无机过渡金属氧化物由于成本低且变色过程不会改变晶体结构，且具有较高的可逆性、稳定性、着色效率和耐疲劳性能，被广泛应用在太阳能电池、化学传感器、智能窗、光存储介质、光信号处理、电子显示屏、光学调制器等领域。

迄今为止，无机光致变色材料的吸收光谱窄，大多数为紫外驱动，变色效率低，光响应速率慢，这也限制了无机光致变色材料的使用范围。国际上关于无机光致变色材料性能改进的研究，主要集中在与无机半导体材料复合、掺杂贵金属，以及加入结构调节剂控制形貌结构，这种改进方式提高了设计的复杂性，并不适用于大规模推广用。目前设计具有高效光致变色性质的单一组分无机光致变色材料仍是当前研究面临的挑战之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化钨可逆光致变色材料，以解决现有光致变色材料的吸收光谱窄、光响应慢的问题。

本发明的第二个目的在于提供上述氧化钨可逆光致变色材料的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供上述氧化钨可逆光致变色材料在降解污染物方面的应用。

为实现上述目的，本发明的氧化钨可逆光致变色材料所采用的技术方案是：

一种氧化钨可逆光致变色材料，是由氧化钨纳米棒堆积成齿轮形结构；所述氧化钨属于六方晶系，晶胞参数为a＝7.298，b＝7.298，c＝3.899，所属空间群为P6/mmm。

本发明提供的氧化钨可逆光致变色材料，是一种齿轮形貌、六方晶系的氧化钨材料。实验表明，该材料在紫外、可见光、太阳光照射下均可发生光致变色，经过太阳光照30min左右，颜色由黄色迅速转变为蓝色，经过简单加热处理又逐渐变成原来的黄色，具有吸收光谱宽、光响应快、着色效率高的特点；另外，这种可逆光致变色特性还被证明具有良好的抗疲劳性和稳定性。总之，该氧化钨可逆光致变色材料在提供单一组分结构的同时还表现出优异的光致变色性能。

该氧化钨可逆光致变色材料具有两种形态，一种称之为基础态，其外观颜色为黄色；经紫外光、可见光或太阳光照射30min左右，变化为蓝色，称之为变色态。基础态下，氧化钨中的钨为+6价；光致变色后，钨表现为+6、+5价的混合价态，光致变色的机理主要是W⁶⁺→W⁵⁺电荷转移引起的。在加热下，可快速恢复为初始的黄色。

为进一步优化其光致变色特性，优选的，氧化钨的直径为4.5-5μm，厚度为1.5-1.8μm。

本发明的氧化钨可逆光致变色材料的制备方法所采用的技术方案是：

一种氧化钨可逆光致变色材料的制备方法，包括以下步骤：将钨酸钠溶液在pH为酸性、温度为150-260℃条件下进行水热反应，水热反应后分离出固体，干燥，即得粉末状氧化钨可逆光致变色材料。