[发明专利]一种超分子配合物及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光致变色材料领域，具体涉及一种超分子配合物及其制备方法和应用。该超分子配合物为磷钨酸根与亚甲基蓝形成的聚集体，分子式为：本发明通过将MB与POMs的氧化还原性相结合并形成超分子配合物，可实现氧化还原过程中电子的快速转移，促进氧化还原反应的进行并进而增强光致变色性能。

技术领域

本发明属于光致变色材料领域，具体涉及一种超分子配合物及其制备方法和应用。

背景技术

光致变色过程是指光激发下，能够发生可逆性物理或化学状态转变的过程。光致变色作为一种绿色、高效实现太阳能能量利用和转换的新技术，在智能窗户、传感器、信息显示、标识技术和安全特性等众多应用领域发挥着重要作用。

然而，目前大多数光致变色材料存在灵敏度低、光响应慢和恢复慢的缺点，这也极大的限制了光致变色材料的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超分子配合物，具有快速且可逆的光致变色性能。

本发明的第二个目的在于提供上述超分子配合物的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供上述超分子配合物的应用。

为实现上述目的，本发明的超分子配合物的技术方案是：

一种超分子配合物，该超分子配合物为磷钨酸根与亚甲基蓝形成的聚集体，分子式为：

多氧金属酸盐(POMs)是由Mo、W、V或Nb组成的一类阴离子金属氧化物团簇，具有独特的结构、优良的电子转移特性及高稳定性。POMs可在光照条件下发生氧化还原反应，其具有很强的接受电子能力，作为受体分子可以和有机分子以静电引力、氢键或配位键作用形成超分子化合物。

亚甲基蓝(MB)常见于生物学、细胞学、血液学和组织学的体外诊断，属于氧化还原染料，能在氧化还原反应中可逆地改变颜色。

本发明通过将MB与POMs的氧化还原性相结合并形成超分子配合物，可实现氧化还原过程中电子的快速转移，促进氧化还原反应的进行并进而增强光致变色性能。

实验表明，在还原剂存在的条件下，通过太阳光光照或者避光处理可实现超分子配合物在蓝色与无色之间的快速和可逆性转变，具有灵敏度高、光响应快及恢复快的特点，此外，该快速可逆光致变色染料还具有优良的抗疲劳性和稳定性。

该超分子配合物在溶液中具有两种形态，一种称之为基础态，其颜色为蓝色，经太阳光光照2-20min后，可迅速变为无色，称之为变色态。基础态下，MB为蓝色的氧化态；光致变色后，MB变成无色的还原态。在黑暗避光放置下1-3h，可快速恢复为初始的蓝色。

光致变色机理是由于MB的氧化态与还原态之间的转换。在太阳光光照下，还原剂可提供电子给磷钨酸，磷钨酸又可将电子通过超分子配合物直接传递给MB，使MB还原为无色实现变色过程；暗处放置时，空气中的氧气可将还原态MB氧化，使无色变回蓝色，进而实现光致变色恢复过程。

本发明的超分子配合物的制备方法的技术方案是：

一种超分子配合物的制备方法，包括以下步骤：在室温避光条件下，在水中加入亚甲基蓝和磷钨酸溶解，用醚溶剂萃取后，取水相进行冷冻干燥，得到蓝色结晶。

本发明的超分子配合物的制备方法，以亚甲基蓝和磷钨酸为原料，在水中通过静电引力作用形成具有Keggin型结构的磷钨酸-亚甲基蓝超分子配合物。该方法生产工艺简单，可批量生产，重复性好，原料价格低廉，产品性质稳定。

为进一步得到较好的产物结晶，优选的，磷钨酸和亚甲基蓝的质量比为1：0.01-0.4。