一种可见光响应型Sn-TiO制造技术

本发明专利技术提供了一种富含Ti

【技术实现步骤摘要】
一种可见光响应型Sn
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TiO2‑
x
纳米颗粒/染料可逆光致变色体系的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种可见光响应型Sn
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TiO2‑
x
纳米颗粒/染料可逆光致变色体系的制备方法，属于智能材料


技术介绍

[0002]光致变色材料因其独特的性能，近年来一直是人们研究的热点，被认为是一类具有前景的功能材料，在信息存储、紫外传感、分子开关等领域具有潜在的应用价值。无机
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有机杂化材料因其各组分间的协同作用而展现出独特的光致变色性能，受到研究者们的青睐。目前，半导体纳米颗粒/氧化还原染料杂化体系结合了半导体纳米颗粒的光还原活性和氧化还原染料的氧化还原特性，展示了优异的光致变色性能。近年来，半导体纳米颗粒/氧化还原染料体系已被广泛研究，如：TiO2‑
x
、SnO2、CeO2和BiOCl等。基于TiO2‑
x
纳米颗粒/氧化还原染料体系只能依赖紫外光驱动颜色变化，然而具有高能量的紫外光不仅对生物体有害，且易造成染料的光降解，从而阻碍了变色体系的实际应用。目前，尽管大量的努力致力于发展光致变色体系，但是对可见光驱动的变色体系仍然报道的较少，主要是由于缺乏具有可见光响应的光还原性催化剂。
[0003]近年来，研究者们对TiO2‑
x
纳米颗粒/氧化还原染料体系的光致变色性能进行了广泛的研究，如：Zhu等人报道了紫外光响应的TiO2‑
x
纳米颗粒/氧化还原染料变色体系，该体系仅对紫外光做出响应，限制了变色体系的应用。（Macharia, D; Ahmed, S; Zhu, B; Liu, Z; Wang, Z; Mwasiagi, J; Chen, Z; Zhu, M. UV/NIR
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Light
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Triggered Rapid and Reversible Color Switching for Rewritable Smart Fabrics. ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 13370
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13379.）。Wang等人研究了TiO2纳米颗粒/MB 变色体系，该体系仅依赖紫外光变色，只能实现紫外光下的光打印。（Wang, W.; Ye, M.; He, L.; Yin, Y. Nanocrystalline TiO2‑
Catalyzed Photoreversible Color Switching. Nano Lett. 2014, 14, 1681
‑
1686.）。上述文献报道的变色体系仅能通过紫外光驱动颜色变化，对可见光基本无响应，因此开发可见光响应的变色体系迫在眉睫。
[0004]此外，中国专利文献CN107209450A公开了一种TiO2纳米材料的光催化颜色变化，该材料按照以下方法制备获得:以TiCl4为钛源，以P123作为表面活性剂，NH4OH为水解试剂，以DEG为溶剂在220℃加热3小时，自然冷却，丙酮洗涤可得TiO2纳米颗粒。该TiO2纳米颗粒与MB结合在紫外光照射下表现了优异的变色性能，但是此变色体系仅仅对紫外光响应。紫外光不仅对生物体有伤害，且已造成染料的光降解，从而阻碍了变色体系的实际应用。
[0005]可见光因具有优异的穿透力、携带较低的能量、且对有机分子较小的损害等优点，使得发展可见光响应的颜色变化体系成为解决上述问题的途径。为此，提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种可见光响应型Sn
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TiO2‑
x
纳米颗粒/染料
可逆光致变色体系的制备方法，其可应用于可擦重写介质中。该变色体系仅仅能实现在紫外光下的光致变色过程，在可见光下基本无响应。这主要是由于缺乏具有可见光响应的光还原活性催化剂。本专利技术采用溶剂热合成法，通过金属掺杂策略进一步提高Ti
3+
和氧空位的浓度，从而赋予Sn
‑
TiO2‑
x
纳米颗粒可见光光还原活性，从而实现Sn
‑
TiO2
‑
x纳米颗粒/氧化还原染料的可见光响应，且在可擦重写介质中具有很高的应用价值。
[0007]本专利技术的技术方案如下：一种富含Ti
3+
和氧空位且具有可见光还原活性的光致变色材料，该变色材料的有效成分为TiO2‑
x
，其结构式为锐钛矿相和金红石相，所述富含Ti
3+
和氧空位的TiO2‑
x
纳米颗粒光致变色材料具有较高的结晶度。
[0008]根据本专利技术，上述富含Ti
3+
和氧空位且具有可见光还原活性的TiO2‑
x
纳米颗粒光致变色材料的制备方法，包括步骤如下：将钛源、金属氯化物和还原试剂加入醇类溶剂中，搅拌，且置于180
‑
220℃的烘箱中加热，产物经洗涤，离心可得富含Ti
3+
和氧空位的具有可见光还原活性的TiO2‑
x
纳米颗粒光致变色材料。
[0009]根据本专利技术优选的，所述的还原试剂为水合肼、氨水、乙醇胺、硼氢化钠等中的一种或两种以上的混合物。
[0010]根据本专利技术优选的，所述的钛源为钛酸四乙酯、钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、钛酸正丁酯、等四氯化钛中的一种或两种以上的混合物。
[0011]根据本专利技术优选的，所述的醇溶剂为乙二醇、一缩二乙二醇、聚乙二醇400、聚乙二醇200和三乙二醇中的一种或两种以上的混合物。
[0012]根据本专利技术优选的，所述的金属氯化物为四氯化锡、氯化亚锡、氯化镁、氯化钠等的一种或两种以上的混合物。
[0013]根据本专利技术优选的，所述钛源与还原试剂的体积比为1:1~3。
[0014]根据本专利技术优选的，所述的钛源与醇溶剂的体积比为1:28~33。
[0015]根据本专利技术优选的，所述的还原试剂与醇溶剂的体积比为1:13
‑
16。
[0016]根据本专利技术优选的，所述的水热反应温度为200℃，水热反应时间为7~25h，进一步优选35
‑
37h。
[0017]根据本专利技术优选的，所述的洗涤采用去离子水与无水乙醇交替进行离心洗涤2~3次，或使用去离子水与丙酮交替进行离心洗涤2~4次。
[0018]根据本专利技术，所述的具有可见光还原活性的TiO2‑
x
纳米颗粒和染料结合可应用于可擦重写介质中。
[0019]根据本专利技术，提供的可擦重写介质，包括上述富含Ti
3+
和氧空位且具有可见光还原活性的TiO2‑
x
纳米颗粒光致变色材料。
[0020]根据本专利技术优选的，所述的可擦重写介质，还包括多聚物和氧化还原染料；进一步优选的，所述的多聚物为半乳糖、琼脂糖、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富含Ti
3+
和氧空位且具有可见光还原活性的Sn
‑
TiO2‑
x
纳米颗粒光致变色材料，该变色材料的有效成分为TiO2‑
x
，其结构式为锐钛矿相和金红石相，所述富含Ti
3+
和氧空位的TiO2‑
x
纳米颗粒光致变色材料具有较高的结晶度。2.权利要求1所述的具有可见光还原活性的Sn
‑
TiO2‑
x
纳米颗粒光致变色材料的制备方法，包括步骤如下：将金属氯化物加入醇类溶剂中，然后加入钛源和碱性还原试剂搅拌混匀，后于180
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220℃水热反应一定的时间，冷却离心，即得光致变色材料。3.根据权利要求2所述的具有可见光还原活性的Sn
‑
TiO2‑
x
纳米颗粒光致变色材料的制备方法，其特征在于，所述的碱性还原试剂为水合肼、氨水、乙醇胺、硼氢化钠等中的一种或两种以上的混合物；优选的，所述的钛源为钛酸四乙酯、钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、钛酸正丁酯、等四氯化钛中的一种或两种以上的混合物；优选的，所述的醇溶剂为乙二醇、一缩二乙二醇、聚乙二醇400、聚乙二醇200、聚乙二醇800和三乙二醇中的一种或两种以上的混合物；优选的，所述的金属氯化物为四氯化锡、氯化亚锡、氯化镁、氯化钠等的一种或两种以上的混合物。4.根据权利要求2所述的具有可见光还原活性的Sn
‑
TiO2‑
x
纳米颗粒的制备方法，其特征在于所述钛源与还原试剂的体积比为1:1~3；根据本发明优选的，所述的钛源与醇溶剂的体积比为1:28~33；根据本发明优选的，所述的还原试剂与醇溶剂的体积比为1:13
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16；根据本发明优选的，所述的水热反应温度为200℃，水热反应时间为7~25h，进一步优选35
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文寿，张云，刘峰，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：