[發明專利]一種低溫可逆熱致變色晶體材料，其制備方法及用途

有效

• 申請號: 201711324199.3
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108103582B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 宋俊玲;陳偉軍
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C30B29/54
• 分類號: C30B29/54;C30B7/10;C30B7/04;C09K9/02;G01K11/16;G01N25/00
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本申請公開了一種低溫可逆熱致變色晶體材料，其制備方法及用途。該晶體材料的化學式為[ZnNa₂(C₁₃H₈N₂O₆S)₄(H₂O)₁₂]·[Zn(H₂O)₆]·(H₂O)₁₂，屬于三斜晶系，空間群為P?1，晶胞參數為該晶體材料采用一步水熱法或者揮發法制備，工藝過程簡單，產率高，環境污染小，生產成本低，制得的材料具有可逆熱致變色特性，變色快，溫度低，響應時間短，高度可循環等特點，在傳感器、濕度計、指示器、示溫材料、涂料、防偽、印刷、紡織品等領域有廣泛的應用前景。

技術領域

本申請涉及一種低溫可逆熱致變色晶體材料及其合成方法和用途。

背景技術

熱致變色材料是指自身顏色隨著溫度的變化而改變的一類智能型材料，因其特殊的熱性能吸引了大量研究者的關注，現已發展出無機、有機、液晶等多個種類。近年來，低溫、可逆型熱致變色材料已成為研究熱點，尤其是低溫有機可逆熱致變色材料，具有變色溫度選擇性大、變色區間窄、顏色組合自由、色彩鮮艷、變色明顯、顏色變化具有可逆性等優勢，所以這種材料在工業、紡織、軍事、印刷、建筑、傳感、防偽等領域用途廣泛。

對于各類可逆熱致變色性質的化合物，其熱致變色原理可以概括為物質結構的變化、分子內電子轉移平衡和分子間的質子得失三種機理。

1.物質結構的變化

熱致變色化合物的物質結構的變化主要有：配位場、配位數、幾何構型的變化，分子結構的變化等。

1.1配位數、配位場、幾何構型的變化

配合物的顏色隨溫度的變化主要是由于配位數、幾何構型的變化引起的。如(CH₃)₂CHNH₃CuCl，受熱后構型由含有一對稱橋二聚體的雙橋型鏈的平面錐形變為含有三橋型鏈的平面雙錐形，配位數由5變為6；NiL₂NO₃·2H₂O(L＝N-異丙基-2-甲基丙烷-1,2-二氨)受熱后失水，顏色由黃變綠，構型由平面正方形變為八面體構型；絕大多數含易揮發的小分子配體(如：NH₃、CO、O₂等)的有色金屬絡合物或帶結晶水的有色無機化合物易受熱分解生成新的有色物質而具有熱致變色性質。

1.2分子結構的變化

有機(包括元素有機)化合物顏色隨溫度的變化多數是由分子結構的變化造成的。這類變化包括酸-堿、酮-烯醇、內亞酰胺-內酰胺等之間的平衡移動，有機化合物的氫遷移，分子受熱開環或關環或產生自由基等。例如：鄰羥基希夫堿的酮式-烯醇式互變；1,2-苯二氰硫代咪唑衍生物的熱平衡過程；反式-3,8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶鉑氨絡合物在丙酮鹽中的氫遷移；對氨基苯基汞雙硫腙鹽熱致變色過程的紅外光譜和動力學研究表明，發生顏色變化的主要原因是分子內雙鍵位置的移動

2.有機分子中的電子轉移平衡反應

許多自身沒有熱致變色性質的物質，在與其他適當的化合物混合后，加熱時也會發生顏色變化。這類可逆熱致變色化合物是通過電子在有機分子中的轉移而吸收或輻射一定波長的光，導致化學平衡的移動，表觀上便有了顏色的變化。一個典型的電子轉移熱平衡反應的例子是結晶紫內酯與雙酚A的混合物受熱或冷卻時可發生顏色變化。

3.分子間的質子得失

這類熱變色體系的發色劑主要是酸堿指示劑，如酚酞、酚紅等；顯色劑通常是一些可以提供質子的弱酸，如高級脂肪酸或脂肪醇等。當溫度改變時，發色劑得到或失去質子，其酸式結構和堿式結構相互轉化，引起顏色變化。這種熱變色材料顏色的變化通常與各酸堿指示劑的pH值變化范圍內的顏色變化一致。