[發明專利]可阻斷紫外線的光致變色納米材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201710733741.4
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN109422244B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 吳長征;楊波;謝毅
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C01B11/22
• 分類號: C01B11/22;C01B11/20;C01B11/00;C01G15/00;C01G29/00;C01G30/00;C01G31/00;C01G39/00;C03C17/00;C03C17/22;C09K9/00;C08L69/00;C08L29/14;C08K3/24
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳勝周

本發明提供通式為M_aO_bX_c的可阻斷紫外線的光致變色納米材料及其制備方法和用途，其中M、O和X以及a、b和c如本文中所定義。所述納米材料可以通過以下方法制備：將含M的陽離子源化合物、多元醇、表面活性劑和第一溶劑的混合物在攪拌下加熱得到熱的第一溶液；將含X的陰離子源化合物與第二溶劑混合得到第二溶液；將第二溶液注入第一溶液以進行反應，得到反應混合物；對該反應混合物進行后處理。本發明納米材料可阻斷80％以上的紫外線，尤其在強光照射時可變為透明暗色，降低透過率；在無強光照射時又可以恢復無色透明狀態。此外，本發明具有工藝流程簡單、成本低廉、產量大、適合于工業生產等特點。

技術領域

本發明涉及光致變色材料領域，具體涉及可阻斷紫外線的光致變色納米材料及其制備方法和用途。

背景技術

光致變色指某些化合物材料在一定的波長和強度的光照射作用下發生一定的化學反應，導致化合物結構發生變化，引起化合物顏色改變，撤除光照或再經另一波長和強度的光照射之后，顏色恢復或發生新的變化。自上世紀50年代，Hirshberg等人報道了關于光致變色應用于光記錄存儲的可能性之后，各種新型光致變色材料的性能及其應用得到了系統的研究，廣泛應用于建筑物窗玻璃、變色眼鏡鏡片、交通工具窗玻璃、信息存儲材料、裝飾材料、感光材料等領域。

光致變色材料的研究主要集中于兩大類，即有機光致變色材料和無機光致變色材料。但是，有機光致變色材料存在熱穩定性差、易老化、耐候性弱等問題，限制了其實際應用。無機光致變色材料以其許多優于有機光致變色材料的優良特性而備受關注。目前為止，無機光致變色材料的研究主要集中于過渡元素氧化物(如MoO₃、TiO₂、Nb₂O₅、WO₃、Ta₂O_s、BeO等)、金屬鹵化物(如CuCl₂、CdCl₂、AgX等)、多金屬氧酸鹽和稀土配合物等。雖然部分材料體系已經相對成熟，但是存在諸如較高的原材料成本和復雜的加工技術等問題，限制了其大規模商業應用。同時，現有的諸多光致變色材料只能降低光的透過率，而不能阻斷太陽光中對人體影響最大的紫外線。

CN1796321A公開了一種可作為玻璃添加劑的材料Nd₂O₃0.05-1.00mol％，并用該添加劑制備光致變色玻璃。文獻(Physical Chemistry Chemical Physics,2002(4):1637-1639.)報道了利用旋涂法制備WO₃薄膜，并在WO₃薄膜的表面采用真空蒸發的方法沉積納米Au粒子，制備Au/WO₃復合光致變色薄膜材料。文獻(Nature Materials,2003(2):29-31.)報道了將Ag粒子沉積在TiO₂薄膜上制備光致變色材料。然而，這些技術工藝使用價格昂貴的Ag、Au、Nb等價格昂貴的原材料，無法滿足工業生產對生產成本的要求。

此外，文獻(人工晶體學報，2014，43(12)，3113-3117.)報道了光致變色WO₃-TiO₂-ZnO溶膠的制備方法，需首先分別制備WO₃、TiO₂和ZnO溶膠，然后將三者按一定比例混合制得；需要用500W汞燈照射才可變色，同時無光照后恢復無色的時間需要6h，變色效率較低，并且上述技術操作繁瑣。同樣，文獻(Technical Physics Letters,2009,35(10):909-911.)報道了在CuCl薄膜上利用WO₃蒸汽沉積，制備了CuCl-WO₃雙層結構的復合薄膜材料，利用WO₃能光解水分子等含氫原子的分子的性質，放出氫原子，氫原子接觸CuCl表面后，觸發CuCl呈現光致變色特性，該反應機制過程復雜，變色效率較低，并且制備技術較為苛刻。