单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用，所述传感材料的结构式如下所示：其中，取代基R1、R3为Cl、Br、I元素中的任意一种，取代基R2为羟基。针对目前基于罗丹明B酰肼与水杨醛类构建的光致变色材料存在的对引发离子选择性差的问题，本发明专利技术提出了仅由Cu

【技术实现步骤摘要】
单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及传感材料
，尤其涉及单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]光致变色现象是指化合物在受光照射后，其吸收光谱发生可逆性改变的过程，具有这种性质的材料称为光致变色材料。具有光致变色性能的材料具有广泛的用途。光致变色染料可用于各种服装、玩具、装饰品、变色玻璃、变色薄膜的生产；光致变色涂料可用于各种墙体、公路标牌、警示标志及图案的制作；光致变色油墨可用于信息的加密与防伪；此外，光致变色材料还具有重要军事应用价值，如制备隐蔽材料等。
[0004]目前，可用于制备光致变色材料的有机分子类型主要包括二芳基乙烯、氧杂蒽、螺吡喃、偶氮类等。罗丹明B酰肼腙是一类具有氧杂蒽母核的有机分子，基于罗丹明B酰肼与水杨醛类构建的罗丹明B酰肼腙与Zn
2+
、Cd
2+
、Ni
2+
等络合后均可构建光致变色体系(Journal of the American Chemical Society,2014,136(4):1643
‑
1649)。然而，本专利技术人发现：多种离子均可引发这类材料体系光致变色，即该类材料体系存在引发离子选择性差的问题，导致该类材料在保密信息存储领域中的应用受到限制；同时，由于Cu
2+
与该类材料之间强的络合作用，导致了该类材料与铜离子络合后无需光照即可变色而失去光致变色的性能或变色后不能褪色。

技术实现思路

[0005]针对上述的问题，本专利技术提出单因素Cu
2+
引发光致变色的光致变色传感材料及其制备方法与应用，该光致变色传感材料具有单因素引发、灵敏度高、响应速度快、稳定性好、可进行信息的反复写入和擦除等优点。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下所示：
[0006]在本专利技术的第一方面，公开仅由Cu
2+
引发的单因素引发光致变色传感材料，其通式的结构式如式(1)所示：
[0007][0008]上述式(1)中，取代基R1、R3为Cl、Br、I元素中的任意一种，取代基R2为羟基(
‑
OH)。其中：
[0009]当所述取代基R1、R3为Cl元素时，所述式(1)传感材料为4
‑
羟基
‑
3,5
‑
二氯苯甲醛罗丹明B酰肼腙。
[0010]当所述取代基R1、R3为Br元素时，所述式(1)传感材料为4
‑
羟基
‑
3,5
‑
二溴苯甲醛罗丹明B酰肼腙。
[0011]当所述取代基R1、R3为I元素时，所述式(1)传感材料为4
‑
羟基
‑
3,5
‑
二碘苯甲醛罗丹明B酰肼腙。
[0012]进一步地，所述单因素引发光致变色传感材料为粉色固体。
[0013]在本专利技术的第二方面，公开所述单因素引发光致变色传感材料的制备方法，该材料由罗丹明B酰肼上的氨基与卤代羟基苯甲醛上的醛基缩合反应而得。
[0014]进一步地，所述卤代羟基苯甲醛的结构式如式(2)所示：
[0015][0016]上述式(2)中，取代基R1、R3为Cl、Br、I元素中的任意一种，取代基R2为羟基(
‑
OH)。其中：
[0017]当所述取代基R1、R3为Cl元素时，所述卤代羟基苯甲醛为3,5
‑
二氯
‑4‑
羟基苯甲醛。
[0018]当所述取代基R1、R3为Br元素时，所述卤代羟基苯甲醛为3,5
‑
二溴
‑4‑
羟基苯甲醛。
[0019]当所述取代基R1、R3为I元素时，所述卤代羟基苯甲醛为3,5
‑
二碘
‑4‑
羟基苯甲醛。
[0020]进一步地，所述单因素引发光致变色传感材料的制备方法包括如下步骤：
[0021](1)将所述罗丹明B酰肼与卤代羟基苯甲醛溶解到溶剂中，然后在加热条件下进行回流反应。
[0022](2)所述回流反应完成后，分离出目标产物，提纯后所得粉色固体即为所述单因素引发光致变色传感材料。
[0023]进一步地，步骤(1)中，所述罗丹明B酰肼与卤代羟基苯甲醛的摩尔比为1:1～1:3。
[0024]进一步地，步骤(1)中，所述溶剂包括乙醇、甲醇、乙腈、N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)等
中的任意一种。
[0025]进一步地，步骤(1)中，所述加热温度范围为70～140℃，反应时间范围为8～24小时。
[0026]进一步地，步骤(2)中，所述回流反应完成后，将反应液冷却至室温，然后旋蒸除去部分溶剂、放置结晶，抽滤得粗产品，粗产品采用乙醇重结晶，即得所述单因素引发光致变色传感材料。
[0027]在本专利技术的第三方面，公开所述单因素引发光致变色传感材料在光致变色染料、光致变色涂料、光致变色油墨、光致变色玻璃、光致变色凝胶等中的应用。
[0028]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下方面的有益效果：
[0029]针对目前基于罗丹明B酰肼与水杨醛类构建的光致变色材料存在的对引发离子选择性差的问题，本专利技术提出了仅由Cu
2+
引发的单因素引发光致变色传感材料，该光致变色传感材料基于其含有能够与Cu
2+
产生特异性络合的基团实现了单因素引发光致变色，其原因在于：所述式(1)中的取代基R1、R3位的卤素与Cu
2+
间的弱相互作用，以及所述取代基R2位羟基与Cu
2+
间的强络合相互作用形成光敏配合物，从而使传感材料与Cu
2+
反应得到的光敏络合物在光照作用下开环形成红色络合物，黑暗或受热的条件下该红色络合物重新闭合形成无色光敏络合物，从而实现变色与褪色间的可逆转换(参考下述反应式1)。具有这种单因素引发特性的光致变色传感材料灵敏度高、响应速度快、稳定性好、可进行信息的反复写入和擦除等优点。
[0030]附图说明
[0031]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施方案，其中：
[0032]图1是第一实施例合成的光致变色传感材料A的核磁共振氢谱。其中：(a)图为全谱图，(b)图为化学位移为6.3～7.9之间的放大图。
[0033]图2是第二实施例合成的光致变色传感材料B的核磁共振氢谱。其中：(a)图为全谱图，(b)图为化学位移为6.3～8.8之间的放大图。
[0034]图3是第三实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.单因素引发光致变色传感材料，其结构式如式(1)所示：式(1)中，取代基R1、R3为Cl、Br、I元素中的任意一种；取代基R2为羟基。2.根据权利要求1所述的单因素引发光致变色传感材料，其特征在于，所述单因素引发光致变色传感材料为粉色固体。3.权利要求1或2所述的单因素引发光致变色传感材料的制备方法，其特征在于，该传感材料由罗丹明B酰肼上的氨基与卤代羟基苯甲醛上的醛基缩合反应而得；该卤代羟基苯甲醛的结构式如式(2)：4.权利要求3所述的单因素引发光致变色传感材料的制备方法，其特征在于，所述式(2)中，取代基R1、R3为Cl、Br、I元素中的任意一种，取代基R2为羟基(
‑
OH)。5.权利要求3或4所述的单因素引发光致变色传感材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将所述罗丹明B酰肼与卤代羟基苯甲醛溶解到溶剂中，然后在加热条件下进行回流反应；(2)所述回流反应完成后，分离出目标产物，提纯后所得粉色固体即为所述单因素引发光致变色传感材料。6.权利要求5所述的单因素引发光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恩生，渠凤丽，王淑萍，鞠萍，张国艳，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：