一种含有环糊精和杂多酸的无机-有机杂化光致变色材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及光致变色材料制备技术领域，具体涉及一种含有环糊精和杂多酸的无机

【技术实现步骤摘要】
一种含有环糊精和杂多酸的无机
‑
有机杂化光致变色材料、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及光致变色材料制备
，具体涉及一种含有环糊精和杂多酸的无机
‑ꢀ
有机杂化光致变色材料、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]环糊精(Cyclodextrin,简称CD)是由若干个D
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(+)
‑
吡喃葡萄糖单元通过a
‑
1,4
‑
糖苷键首尾相连形成的环状非还原性低聚糖化合物。主要通过直链淀粉在环糊精糖基转移酶作用下分解得到。环糊精每个环上通常含有6
‑
12个葡萄糖单元，而6个以下葡萄糖单元的环糊精由于环张力问题不能稳定存在。其中研究得较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子，分别称为α
‑
环糊精、β
‑
环糊精和γ
‑
环糊精。环糊精的形状类似于锥形圆筒状。
[0003]环糊精可以通过范德华力、氢键作用、疏水相互作用及主客体分子间的匹配性能与无机分子及有机分子形成超分子主客体复合物，最常见的主客比为1:1和2:1，从而应用于环保、医药、食品、农药及功能材料等领域。在本专利技术中环糊精与杂多酸形成超分子杂化材料后，促进了杂多酸中过渡金属的电子价态转移，使得杂多酸呈现出更加丰富的光致变色性能。
[0004]光致变色现象是指一个化合物(A)，在收到一定波长和强度光照射下，可进行特定的化学反应或物理变化，获得产物(B)，由于结构的改变导致其可见部分的吸收光谱发生明显的变化,从而颜色发生相应改变。而在另一波长的光照射或热的作用下，产物(B)又能恢复到原来的形式。如下式所示：现有的光致变色材料灵敏度不高、相应速度较慢，同时热稳定性不高、容易氧化，同时种类和颜色范围比较小。
[0005]鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有的光致变色材料灵敏度不高、相应速度较慢，同时热稳定性不高、容易氧化的问题，提供了一种含有环糊精和杂多酸的无机
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有机杂化光致变色材料、制备方法及其应用。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术公开了一种含有环糊精和杂多酸的无机
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有机杂化光致变色材料，包括有机大环化合物与无机化合物杂多酸及其衍生物中的任意一种，所述的有机大环化合物与无机化合物的摩尔比为1:1或2:1。
[0008]所述有机大环化合物为α
‑
、β
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、γ
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环糊精或者环糊精衍生物中的任意一种。
[0009]所述有机大环化合物的通式为
[0010]所述无机化合物杂多酸为Keggin型杂多酸、Dawson型杂多酸和Preyssler型杂多酸中的任意一种，通式为
[0011][0012]本专利技术还公开了上述含有环糊精和杂多酸的无机
‑
有机杂化光致变色材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1：将大环化合物和无机化合物按照摩尔比溶解在蒸馏水中，在室温下搅拌均匀得到澄清溶液，溶液中的环糊精和杂多酸通过自组装形成超分子杂化材料；
[0014]S2：将步骤S1中得到含有自组装形成的超分子杂化材料的水溶液在50℃下浓缩并干燥，得到无机
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有机杂化光致变色材料。
[0015]本专利技术属于有机
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无机杂化光致变色材料体系，其变色机理是杂多酸组分中的过渡金属离子发生可逆的氧化
‑
还原反应。可以用双电荷注入/抽出模型或小极化子模型进行理论解释。 1975年Faughnan提出的双电荷注入/抽出模型认为：在紫外光照射下，价带中电子被激发到导带中，产生电子空穴对，随后光生电子被W(VI)捕获，生成W(V)，同时光生空穴氧化薄膜内部或表面的还原物种，生成质子H
+
，注入薄膜内部，与被还原的氧化物结合生成蓝色的钨青铜H
x
WO3，该蓝色是由于W(V)价带中电子向W(VI)导带跃迁的结果。1980 年Schirmer等提出的小极化子模型认为：光谱吸收是由于不等价的2个钨原子之间的极化子跃迁所产生，即注入电子被局域在W(V)位置上，并对周围的晶格产生极化作用，形成小极化子。入射光子被这些极化子吸收，从一种状态变到另一种状态，即WA(V)
‑
O
‑
WB(VI)
ꢀ→
WA(VI)
‑
O
‑
WB(V)，这种变化不会引起材料晶体结构的破坏，因此典型无机材料的光致变色效应具有良好的可逆性和耐疲劳性能。
[0016]本专利技术还公开了上述含有环糊精和杂多酸的无机
‑
有机杂化光致变色材料在光信息存储、感光防伪、装饰保护、光电转换领域中的应用。
[0017]与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：
[0018]1、本专利技术合成方法简单，操作简便，需要的工序少，所需要的原材料价廉易得；
[0019]2、本专利技术所得的光致可逆变色材料性能优异，除具有灵敏度高、响应速度快以外，还具有热稳定性高、抗氧化性强等特点；
[0020]3、本专利技术合成方法具有普适性，任何一种环糊精或者衍生物与任何一种杂多酸按照一定的比例混合，均可得到光致变色材料。
附图说明
[0021]图1为实施例1中得到的有机
‑
无机杂化光致变色材料的结构示意图；
[0022]图2为实施例2中得到的有机
‑
无机杂化光致变色材料的结构示意图；
[0023]图3为实施例3中得到的有机
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无机杂化光致变色材料的结构示意图；
[0024]图4为实施例4中得到的有机
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无机杂化光致变色材料的结构示意图；
[0025]图5为实施例1中得到的有机
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无机杂化光致变色材料在光照前后的固体紫外漫反射图；
[0026]图6为实施例2中得到的有机
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无机杂化光致变色材料在光照前后的固体紫外漫反射图；
[0027]图7为实施例3中得到的有机
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无机杂化光致变色材料在光照前后的固体紫外漫反射图；
[0028]图8为实施例4中得到的有机
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无机杂化光致变色材料在光照前后的固体紫外漫反射图。
具体实施方式
[0029]以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0030]实施例1
[0031]1)分别秤取1.0g的Keggin型磷钨酸(H3PW
12
O
40
·
xH2O)和0.4g的β
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环糊精，室温下将它们混合搅拌充分溶解在约30mL水溶液中；二者在水溶液中能通过自组装方式形成无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有环糊精和杂多酸的无机
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有机杂化光致变色材料，其特征在于，包括有机大环化合物与无机化合物杂多酸及其衍生物中的任意一种，所述的有机大环化合物与无机化合物的摩尔比为1:1或2:1。2.如权利要求1所述的一种含有环糊精和杂多酸的无机
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有机杂化光致变色材料，其特征在于，所述有机大环化合物为α
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、β
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、γ
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环糊精或者环糊精衍生物中的任意一种。3.如权利要求1所述的一种含有环糊精和杂多酸的无机
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有机杂化光致变色材料，其特征在于，所述有机大环化合物的通式为4.如权利要求1所述的一种含有环糊精和杂多酸的无机
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有机杂化光致变色材料，其特征在于，所述无机化合物杂多酸为Keggin型杂多酸、Dawson型杂多酸和Preyssler型杂多酸中的任意一种。5.一种如权利要求1～4任一项所述的含有环糊精和杂多酸的无机

【专利技术属性】
技术研发人员：刘静欣，王琴，林瑞莲，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：