一种锡酸盐基可逆光致变色材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可逆光致变色材料，具有式I所示的通式：Li

Stannic acid base reversible photochromic material and preparation method thereof

The present invention provides a reversible photochromic material having the general formula shown in type I: Li

【技术实现步骤摘要】
一种锡酸盐基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
，涉及一种可逆光致变色材料及其制备方法，尤其涉及一种锡酸盐基可逆光致变色材料及其制备方法。
技术介绍
光致变色材料是指一种化合物在受到一定波长的照射后，其体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，又能够恢复到原来的颜色的一种新型功能材料，其在一定的波长和强度的光作用下分子结构会发生变化，从而导致其对光的吸收峰值即颜色的相应改变，且这种改变一般是可逆的。正是由于这种光敏特性，使得光致变色材料有着广泛的应用前景并且迅速发展，如光信息存储与记录，分子开关，光学器件，记忆元件，光致变色镀膜玻璃，防护伪装，涂料工业，纺织品以及辐射计量等领域。而其中光致变色材料在能量转换，灵敏窗等领域显现出突出的性能。根据材料的类别可分为有机，无机和有机-无机复合光致变色材料三大类。变色材料多年来一直是有机，无机材料研究者关注和探索的热点，而过去对光致变色材料研究的焦点主要集中在有机物光致变色材料和无机玻璃光之变色材料，并取得相当大的进展。引起光致变色的本质原因有多种，如价键断裂，异构化，相变等引起化合物结构的改变；杂质，缺陷，引进其他离子导致电子发生转移。从现有文献和相关报道来看，关于有机光致变色材料的合成、性能、机理及应用已经比较成熟。相比于有机光致变色材料坚固性和稳定性能差、抗氧化性不理想，变色性能对介质强选择性的缺点，无机光致变色材料具有较高的稳定性和良好的抗疲劳性能。相比而言，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。到目前为止，已公开报道的一些主要的无机光致变色材料如下：SrTiO3和TiO2，BaMgSiO4：Eu2+，ZnGa2O4：Bi3+，Sr2SnO4：Eu3+，Ba5(PO4)3Cl：Eu2+等等。但是这些已报道的无机光致变色材料颜色变化主要有无色与粉红色、紫色和棕色之间的可逆变化以及橙色与黑色之间转变。并且大部分报道的无机光致变色材料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，难以实现商业化。因此，如何得到一种能够产生其他颜色变化无机光致变色材料，而且具有更简单的制备工艺，已成为领域内诸多研究学者广泛关注的问题之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种可逆光致变色材料及其制备方法，是一种锡酸盐基实现白色/浅绿色与紫色之间可逆光致变色材料，而且制备方法简单，条件温和，安全环保，适合工业化大生产。本专利技术提供了一种可逆光致变色材料，具有式I所示的通式：Li2Mg3Sn1-xO6:xCr3+I；其中，0＜x≤0.1。优选的，所述0＜x≤0.05。优选的，所述0.0001≤x≤0.04。本专利技术提供了一种可逆光致变色材料的制备方法，包括以下步骤：A)将锂源、镁源、锡源和铬源混合后，得到混合固体粉末；B)将所述混合固体粉末进行煅烧后，得到中间体；C)将上述步骤得到的中间体研磨后再次煅烧，得到可逆光致变色材料。优选的，所述锂源包括碳酸锂、草酸锂、硝酸锂、氯化锂、氟化锂、氧化锂和氢氧化锂中的一种或多种；所述镁源包括碱式碳酸镁、草酸镁、硝酸镁、氯化镁、氟化镁、氧化镁和氢氧化镁中的一种或多种；所述锡源包括碳酸锡、草酸锡、硝酸锡、氯化锡、氟化锡、氧化锡和氢氧化锡中的一种或多种；所述铬源包括碳酸铬、草酸铬、硝酸铬、氯化铬、氟化铬、三氧化二铬和氢氧化铬中的一种或多种。优选的，所述锂源的加入量为过量；所述过量的具体值为大于零小于等于10％。优选的，所述煅烧的温度为500～900℃；所述煅烧的时间为4～6小时；所述再次煅烧的温度为1150～1350℃；所述再次煅烧的时间为4～6小时。优选的，所述煅烧为在空气气氛下煅烧；所述再次煅烧为在空气气氛或弱还原性气氛下煅烧；所述混合为研磨混合。优选的，所述弱还原性气氛的产生条件为：在所述中间体中加入还原性固体；所述还原性固体包括碳、硫和磷中的一种或多种。本专利技术还提供了上述技术方案任意一项所述的可逆光致变色材料或上述技术方案任意一项所制备的可逆光致变色材料在光信息存储、光调控、光学器件材料、感应器、防伪、装饰、辐射计量计和防护包装材料方面的应用。本专利技术提供了一种可逆光致变色材料，具有式I所示的通式：Li2Mg3Sn1-xO6:xCr3+I；其中，0＜x≤0.1。与现有技术相比，本专利技术针对现有的无机光致变色材料颜色变化主要有无色与粉红色、紫色和棕色之间的可逆变化以及橙色与黑色之间转变，颜色变化的种类较少的缺陷，提出了一类新型的可逆光致变色材料，是一种过渡金属离子掺杂锡酸盐的无机可逆光致变色材料，该材料通过三价铬离子掺杂锡酸盐，从而实现白色/浅绿色与紫色之间的可逆光致变色，材料经紫外光的照射后，其体色会由白色/浅绿色变成紫色，经太阳光照射或加热后又会恢复到原来的颜色，并且变色的抗疲劳性好，物理化学性能稳定；而且通过改变掺杂三价铬离子的浓度可实现对本体颜色由白色至浅绿色的改变，并且也可以对光致变色程度进行调控。此外，本专利技术提供的可逆光致变色材料制备方法简单易行、条件易控、对设备要求较低，制备成本较低。实验结果表明，本专利技术提供的可逆光致变色材料，粉体颜色随掺杂量主要有三种颜色，白色、浅绿色和绿色。在紫外光的照射下，粉体颜色会变为紫色，但在可见光或者太阳光照射下会恢复原来的颜色，而且采用加热处理也可以起到相同的效果。附图说明图1为本专利技术实施例1～5制备的可逆光致变色材料的漫反射光谱；图2为本专利技术实施例1制备的可逆光致变色材料经紫外光和可见光交换照射后的漫反射光谱；图3为本专利技术实施例1制备的可逆光致变色材料的XRD衍射图；图4为本专利技术实施例2制备的可逆光致变色材料经紫外光和可见光交换照射后的漫反射光谱；图5为本专利技术实施例3制备的可逆光致变色材料经紫外光和可见光交换照射后的漫反射光谱；图6为本专利技术实施例4制备的可逆光致变色材料经紫外光和可见光交换照射后的漫反射光谱；图7为本专利技术实施例5制备的可逆光致变色材料经紫外光和可见光交换照射后的漫反射光谱。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对专利技术权利要求的限制。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术所有原料，对其纯度没有特别限制，本专利技术优选采用分析纯或无机光致变色功能发光材料领域内使用的常规纯度。本专利技术提供了一种可逆光致变色材料，其特征在于，具有式I所示的通式：Li2Mg3Sn1-xO6:xCr3+I；其中，0＜x≤0.1。本专利技术对所述通式的概念没有特别限制，以本领域技术人员熟知的通式的概念即可，可以看做通式，也可以看做原子比。在本专利技术中，所述可逆光致变色材料为具有原子比为Li2Mg3Sn1-xO6:xCr3+的化合物。本专利技术所述x满足以下条件：0＜x≤0.1，更优选满足以下条件：0＜x≤0.08，更优选满足以下条件：0＜x≤0.05，更优选满足以下条件：0＜x≤0.03，更优选满足以下条件：0＜x≤0.01，更优选满足以下条件：0＜x≤0.005，更优选满足以下条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可逆光致变色材料，其特征在于，具有式I所示的通式：Li

【技术特征摘要】
1.一种可逆光致变色材料，其特征在于，具有式I所示的通式：Li2Mg3Sn1-xO6:xCr3+I；其中，0＜x≤0.1。2.根据权利要求1所述的可逆光致变色材料，其特征在于，所述0＜x≤0.05。3.根据权利要求1所述的可逆光致变色材料，其特征在于，所述0.0001≤x≤0.04。4.一种可逆光致变色材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将锂源、镁源、锡源和铬源混合后，得到混合固体粉末；B)将所述混合固体粉末进行煅烧后，得到中间体；C)将上述步骤得到的中间体研磨后再次煅烧，得到可逆光致变色材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述锂源包括碳酸锂、草酸锂、硝酸锂、氯化锂、氟化锂、氧化锂和氢氧化锂中的一种或多种；所述镁源包括碱式碳酸镁、草酸镁、硝酸镁、氯化镁、氟化镁、氧化镁和氢氧化镁中的一种或多种；所述锡源包括碳酸锡、草酸锡、硝酸锡、氯化锡、氟化锡、氧化锡和氢氧化锡中的一种或多种；所述铬源包括碳酸铬、草酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡义华，薛飞洪，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