一种钙钛矿结构的锡酸盐可逆光致变色材料及其制备方法技术

本申请属于无机光致变色功能发光材料技术领域，具体涉及一种钙钛矿结构的锡酸盐可逆光致变色材料及其制备方法。本发明专利技术所提供的光致变色材料为M

Stannates a perovskite structure reversible photochromic materials and preparation method thereof

This application is a kind of inorganic photochromic luminescent material technology field, in particular to a perovskite stannate reversible photochromic material and preparation method thereof. The photochromic material provided by the invention is M

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿结构的锡酸盐可逆光致变色材料及其制备方法
本专利技术属于无机光致变色功能发光材料
，具体涉及一种钙钛矿结构的锡酸盐可逆光致变色材料及其制备方法。
技术介绍
光致变色现象是指化合物在受到一定波长的照射后，其颜色会慢慢变为另一种颜色，经过另一种合适波长的再次照射后，又能够慢慢恢复至原来的颜色。人们对变色现象的研究较早，早在十九世纪40年代人们就发现了无机化合物和有机化合物的光致变色现象。二十世纪七十年代，Heller教授等提出了光致变色材料可用于信息存储和光记录，引起了人们对光致变色材料研究的极大兴趣。由于光致变色材料在光信息存储、光调控、光学器件材料、防伪、装饰、感应器和辐射计量计等众多领域具有潜在的应用价值，无机光致变色材料也因此受到越来越多人的关注。过去对光致变色材料关注的焦点主要集中在有机光致变色材料和无机玻璃光致变色材料领域，并取得相当大的进展。从现有文献和相关报道来看，关于有机光致变色材料和无机玻璃光致变色材料的合成、性能、机理及应用已经比较成熟。有机化合物具有优良的分子裁剪与修饰的优越性，但同时也有坚固性、稳定性不足，易被氧化降解甚至失去变色性能的缺陷。而无机光致变色材料具有较高的稳定性、优良的抗疲劳性和易成型性，正好可以弥补有机光致变色材料的不足，具有非常大的应用前景。目前已报道的一些主要的无机光致变色材料如下：含铁的SrTiO3和TiO2(Phys.Rev.Lett.,Vol.21,1331,(1968))，BaMgSiO4：Eu2+(Appl.Phys.Lett.,Vol.97,181905,(2010)),CaAl2O4：Eu2+,Nd3+(Opt.Mater.Express,Vol.3,787,2013,)，ZnGa2O4：Bi3+(Opt.Mater.Express,Vol.2,1378,(2012))，Sr2SnO4：Eu3+(Appl.Phys.Lett.,Vol.102,031110,(2013))，Ba5(PO4)3Cl：Eu2+(J.Photochem.PhotobiolA,Vol.251,100,(2013)),Zn2GeO4:Eu2+(Mater.Lett.,Vol.134,187,(2014))，Sr3YNa(PO4)3F:Eu2+(J.Mater.Chem.C.Vol.3,9435-9443(2015)),Na0.5Bi2.5Nb2O9:Re3+(Re＝Sm,Pr,Er)(ACS.Appl.Mater.Inter.,Vol.7,25289-25297(2015)),Mg8GaGe8O20:Cr3+(J.Mater.Chem.C.Vol.4,6614-6625(2016)),Ba3MgSi2O8:Eu2+(J.Lumin.173,237-242(2016)),MgGeO3:Yb3+(Light.Sci.Appl.Vol.5,e16124(2016)),Na0.5Bi4.5Ti4O15:Re3+(Re＝Sm,Pr,Er)(ACS.Appl.Mater.Inter.,Vol.8,34581-34589(2016))等。然而，迄今为止无机光致变色材料的发展速度却十分缓慢，其种类和颜色变化也十分有限，这在很大程度上限制了无机光致变色材料的应用。而且，上述无机光致变色材料大部分为二价铕离子掺杂的无机化合物，其制备需要在还原气氛下，对设备要求较高且制备困难。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种新型的钙钛矿结构的锡酸盐可逆光致变色材料及其制备方法，通过掺杂少量稀土元素达到调整其光致变色程度的效果，所得到的变色材料抗疲劳性良好，其颜色可由紫色或白色变化为棕色，其具体技术方案如下：本专利技术提供了一种钙钛矿结构的锡酸盐可逆光致变色材料，如式(Ⅰ)所示：M1-xSnO3:xRe(Ⅰ)；其中，M为碱土金属，选自Ca、Sr或Ba；Re为稀土元素，选自Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Eu、Yb和Lu中的一种或多种；x为Re的掺杂摩尔量，0≤x≤0.1。本专利技术还提供了一种上述锡酸盐可逆光致变色材料的制备方法，包括：将含M化合物、含Sn化合物和含Re化合物混合，进行烧结，得到所述锡酸盐可逆光致变色材料；其中，M选自Ca、Sr或Ba；Re选自Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Eu、Yb和Lu中的一种或多种；所述含M化合物、含Sn化合物和含Re化合物中M、Sn和Re的摩尔比为(1-x):1:x；0≤x≤0.1。优选的，所述含M化合物选自M的碳酸盐、M的硝酸盐和M的氧化物中的一种或多种；所述含Sn化合物选自Sn的氧化物、Sn的碳酸盐和Sn的硝酸盐中的一种或多种；所述含Re化合物选自Re的氧化物和/或Re的硝酸盐。优选的，所述烧结的温度为1200～1550℃。优选的，所述烧结的时间为3～6h。优选的，所述烧结的气氛为大气气氛。优选的，在所述烧结前还包括预烧；所述预烧的温度为600～900℃。优选的，所述预烧的保温时间为3～6h。本专利技术提供了一种新型的锡酸盐可逆光致变色材料，该光致变色材料的表达式为M1-xSnO3:xRe；其中，M为碱土金属Ca、Sr和Ba中的一种；Re是掺杂到基体材料中的稀土元素，为Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Eu、Yb或Lu；x为Re的掺杂摩尔量，0≤x≤0.1。本专利技术通过调节Re的掺杂量调控光致变色材料的变色程度，获得了一类钙钛矿结构的无机可逆光致变色材料，在紫外光的照射下其颜色会慢慢变为棕色，在太阳光照射后又可恢复为原来的颜色，抗疲劳性好。同时，其制备原料成本低，制备无需还原气氛，对设备要求不高，制备工艺简单易行，可重复性好，得到的产品稳定性高，可广泛应用于光信息存储、光调控、光学器件材料、感应器、防伪、自显影全息记录照相、装饰、辐射计量计和防护包装材料等领域。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为实施例1中的无掺杂CaSnO3光致变色材料在经过紫外光和可见光交替照射后的漫反射谱；图2为实施例2中的Ca0.99SnO3:0.01Dy3+光致变色材料在经过紫外光和可见光交替照射后的漫反射谱；图3为实施例3中的Ca0.99SnO3:0.01Pr3+光致变色材料在经过紫外光和可见光交替照射后的漫反射谱；图4为实施例4中的Ca0.99SnO3:0.01Tb3+光致变色材料在经过紫外光和可见光交替照射后的漫反射谱；图5为实施例5中的无掺杂SrSnO3光致变色材料在经过紫外光和可见光交替照射后的漫反射谱；图6为实施例6中的Ba0.99SnO3:0.01Er3+光致变色材料在经过紫外光和可见光交替照射后的漫反射谱；图7为实施例7中的无掺杂BaSnO3光致变色材料在经过紫外光和可见光交替照射后的漫反射谱；图8为实施例8中的Ba0.99SnO3:0.01Eu3+光致变色材料在经过紫外光和可见光交替照射后的漫反射谱；图9为实施例9中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钙钛矿结构的锡酸盐可逆光致变色材料，如式(Ⅰ)所示：M

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿结构的锡酸盐可逆光致变色材料，如式(Ⅰ)所示：M1-xSnO3:xRe(Ⅰ)；其中，M为碱土金属，选自Ca、Sr或Ba；Re为稀土元素，选自Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Eu、Yb和Lu中的一种或多种；x为Re的掺杂摩尔量，0≤x≤0.1。2.一种权利要求1所述的锡酸盐可逆光致变色材料的制备方法，包括：将含M化合物、含Sn化合物和含Re化合物混合，进行烧结，得到所述锡酸盐可逆光致变色材料；其中，M选自Ca、Sr或Ba；Re选自Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Eu、Yb和Lu中的一种或多种；所述含M化合物、含Sn化合物和含Re化合物中M、Sn和Re的摩尔比为(1-x):1:...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡义华，薛飞洪，吕洋，林晓卉，范刘敏，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44