本发明专利技术涉及一种具有光致变色功能的偶氮染料插层组装材料，属于水滑石材料应用技术领域。本发明专利技术还涉及该具有光致变色功能的偶氮染料插层组装材料的制备方法：以ＺｎＡｌ－ＣＯ↓［３］－ＬＤＨｓ为前体，采用离子交换法，将偶氮化合物离子插入到ＬＤＨｓ层间，组装得到晶相结构良好、性能优异的ＡｚＤ－ＬＤＨｓ。将ＡｚＤ－ＬＤＨｓ分散于水或甲酰胺溶剂中，在常温或加热回流下进行剥离制备得到具有光致变色功能的偶氮染料插层组装材料。该插层组装材料不仅具备了偶氮染料特有的光致变色性质，而且又区别于偶氮染料的变色范围，也可以用于制造各种微结构光机械器件，如光致动继电器、光致动步进机、光致动声表面波器件和光跟踪传感器等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有光致变色功能的偶氮染料插层组装材料的制备方法。
技术介绍
光致变色原理可以描述如下M hV2或A D光致变色物质A，在一定波长的光(hva照射下，可以改变其分子结构形成化合物B，而发生颜色变化。化合物B可以在另一波长的光(hv》或热(A)的作用下恢复原来 的颜色，这一可逆过程就叫光致变色现象。有机光致变色材料具有广阔的应用前景，与无机材料相比，它具有选择范围大、 响应速度快、易加工、低成本等优点。有机光致变色体系主要包括偶氮类化合物、吡 喃类化合物、螺吡喃类化合物、二芳基乙烯类化合物、俘精酸酐类化合物、螺噁嗪类 化合物和光致变色希夫碱等。偶氮类化合物作为众多有机光致变色化合物中非常重要的一类，己受到了人们的 广泛关注。尤其是近年来，偶氮类化合物以其独特的光学性质和N二N双键的顺反异构 特点，与其它物质进行组装，在分子器件、光信息存储、分子印记和固定、光取向等 方面得到了广泛的应用。目前的研究已将多种偶氮染料(azoic dye，简称AzD)插入代表性层状材料水滑石 (Layered Double Hydroxides,简写为LDHs)层间，通过无机-有机自组装得到了一系列 具有特殊功能的新型材料，而且将AzD插层LDHs后其光热稳定性可以得到明显改善， 也可以达到净化染料污水的目的。但是当AzD进入LDHs层间后，由于其自由空间縮 小，因此不容易进行顺反异构反应，即不易发生光致变色。目前对AzD插层LDHs的 研究仅局限于此，而对具有光致变色功能的AzD-LDHs插层材料尚无人报道。由于 LDHs层板内存在强的共价键作用，而层间则是一种弱的相互作用力(一般是范德华 力)，因此层与层容易被其它分子撑开或剥离，而层板结构不受影响。因此，将偶氮染 料LDHs进行剥离，破坏LDHs的双层结构，这样便可以发挥偶氮化合物的光致变色 作用，而且变色可逆，可以重复实现，且材料不出现明显的疲劳现象。光是一种清洁 能源，环保安全，通过光致变色，也可以实现光能到机械能的直接转化，避免能量经多次转化造成的损耗，提高了光能的利用效率。此外，由于单层层板的影响，偶氮化 合物的变色范围将发生明显变化，因而具有独特的光致变色性质，在光致伸缩分子器 件方面有独特的应用价值，也可用于制造各种微结构光机械器件，如光致动继电器、 光致动步进机、光致动声表面波器件和光跟踪传感器等，具有清洁、方便、节能和高 效的优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有光致变色功能的偶氮染料插层组装材料；本专利技术的 另一个目的是提供该插层组装材料的制备方法。本专利技术所合成的偶氮染料LDHs的组装材料可简写为AzD-LDHs，其为超分子 结构，晶体结构为类水滑石材料的晶体结构，其分子式为(M2V(M3+)x(OH)2(An-;u mH20其中M2+是Zn2+、 Mg2+、 Ni2+、 Cu2+、 Fe2+、 Co2+、 Ca2+、 Mn2+中的任何一种，M2+ 优选Zn2+、 Mg2+、 Cu2+、 Fe2+、 Ca2+、 Mn2+中的任何一种，更优选Zn2+或Mg2+。M3+是A产、Fe3+、 Cr3+、 V3+、 Co3+、 Ga3+、 T产中的任何一种，M3+优选Al3+、 Co3+、 Fe3+，更优选A产。八"-代表层间偶氮化合物阴离子；A可以是甲基橙(MO)、酸性橙(A07)、甲基红(MR) 等中的任何一种；0. 1.X<0.8; n为层间偶氮化合物阴离子所带的荷电量； m为结晶水数量，0.01<m<4。具有光致变色的偶氮染料插层组装材料的制备步骤如下1. 将水滑石LDHs前体分散于去离子水中并充分搅拌混合配置浓度约为0.3-0.5M 的水滑石前体浆液，加入带搅拌的反应器中；所用的水滑石前体结构式为(M2+Vx(M3+)x(OH)2 (B"* mH20，其中^42+可以 是Zn2+、 Mg2+、 Ni2+、 Cu2+、 Fe2+、 Co2+、 Ca2+、 Mn2+中的任何一种；M"可以是Al3+、 Fe3+、 Cr3+、 V3+、 Co3+、 Ga3+、 丁产中的任何一种；B"为荷电量为n的无机阴离子，可 为C032-、N03-、Cr、Bf、r、OH-中的任何一种；0.1<X<0.8; x/n为Bn-的数量，0.01<m<4;2. 将AzD溶于去离子水中配制浓度为0.07-0.09M的水溶液；3. 在氮气保护下， 一边搅拌， 一边将步骤2配制的溶液加入步骤1的反应器中； 调节体系的pH值调至4.0，在90-100 。C温度下回流晶化1-5 h，过滤，洗涤，干燥得 至lj AzD-LDHs。将AzD隱LDHs在波长为365 nm的紫外灯下分别照射5、 10、 15、 20和25 min后，用测色色差计测其色差」E值，显示该材料几乎没有光致变色功能。4.在氮气保护下，取干燥的AzD-LDHs以浓度为5 10 g/L分散于水或甲酰胺中， 在常温或80 12(TC加热回流6 24 h至完全透明状态，得到剥离水滑石胶体溶液。 取胶状液滴在毛玻璃片上，干燥，得到具有光致变色功能的插层材料。其中，在剥离 过程中，采用不同的水滑石前体，或采用不同的剥离溶剂，或是否加热回流，所消耗 的剥离时间h是不相同的。将具有光致变色功能的插层材料在波长为365 nm的紫外灯下分别照射5、 10、 15、 20和25min后，用测色色差计测其色差JE值，显示该插层材料具有光致变色功能。AzD-LDHs为双层板体系结构，而其剥离后为两层偶氮化合物离子包覆着单层层 板，其厚度近似等于两个偶氮化合物离子的长度加上一层层板的厚度。本专利技术的优点是1. 首次制备得到具有光致变色功能的剥离水滑石材料。2. 首次制备得到了具有光致变色功能的偶氮染料插层组装材料。3. 首次通过剥离水滑石制备得到具有光致变色功能的偶氮染料插层组装材料。附图说明图l为实施例l、 2、 3、 4、 5、 6、 7和8中剥离过程示意图。具体实施方式 实施例l步骤h将35.7 g (0.12 mol)的固体Zn(N03)2-6H20和22.5 g (0.06 mol)的固体 A1(N03)3'9H20溶于去离子水中配成150ml混合盐溶液A;另将11.52 g (0.288 mol)固 体NaOH和12.72 g (0.12 mol)固体Na2C03溶于去离子水中配成80 ml碱溶液B。室温 下迅速将碱溶液和盐溶液于全返混旋转液膜反应器中成核，将得到的浆液100 °C晶化 6h,离心分离，将得到的样品洗涤至pH值接近7，过滤得到ZnAl-C03-LDHs滤饼， 测其固含量为20.39 %。取15.58 g上述滤饼用去离子水超声分散后配制成200 ml浆液。 步骤2:称取3.7g(0.011mol)MO溶于80。C的去离子水中使其完全溶解，并配 置成150 ml溶液。步骤3:在氮气保护下，将步骤2制得的溶液加入步骤1配制的浆液中。用0.1M HN03调节体系的pH为4.0。在IOO 。C温度下回流晶化3 h，过滤，用除(202的去离子水洗涤至pH约为7， 70。C干燥24h，得到ZnAl-MO-LDHs，其Zn2+/Al3+=2:1 。取以上产品5本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有光致变色功能的偶氮染料插层组装材料，其分子式为： （Ｍ↑［２＋］）↓［１－ｘ］（Ｍ↑［３＋］）↓［ｘ］（ＯＨ）↓［２］（Ａ↑［ｎ－］）↓［ｘ／ｎ］.ｍＨ↓［２］Ｏ 其中Ｍ↑［２＋］是Ｚｎ↑［２＋］、Ｍｇ↑［２＋］、Ｎｉ↑［２ ＋］、Ｃｕ↑［２＋］、Ｆｅ↑［２＋］、Ｃｏ↑［２＋］、Ｃａ↑［２＋］、Ｍｎ↑［２＋］中的任何一种， Ｍ↑［３＋］是Ａｌ↑［３＋］、Ｆｅ↑［３＋］、Ｃｒ↑［３＋］、Ｖ↑［３＋］、Ｃｏ↑［３＋］、Ｇａ↑［３＋］、Ｔｉ↑［３＋］中的任何一种 ， Ａ↑［ｎ－］代表层间偶氮化合物阴离子；Ａ是甲基橙、酸性橙、甲基红中的任何一种； ０．１＜Ｘ＜０．８；ｎ为层间偶氮化合物阴离子所带的荷电量； ｍ为结晶水数量，０．０１＜ｍ＜４。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蒲敏，刘瑞芳，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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