tio2-agbr可逆光致變色材料的制備及性能研究

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1、1綜述1綜述1.1引言物質(zhì)的變色現(xiàn)象是指其在外界環(huán)境的作用下而產(chǎn)生對(duì)光具有反應(yīng)的一種改變，這種外界的影響包括光、熱、電或其他因素的激發(fā)；在這種外界環(huán)境的作用下，本身顏色能夠發(fā)生變化的這類材料都稱之為變色材料，這種變色現(xiàn)象無(wú)論是在液體中還是是固體中，甚至在特定的氣體中都可以觀察到。人們?cè)陂L(zhǎng)期的生產(chǎn)和生活實(shí)踐活動(dòng)中，很早就發(fā)現(xiàn)某些動(dòng)植物在太陽(yáng)光的照射下具有顏色變化的能力，如一種名叫“變色龍”的蜥蜴，它的皮膚顏色就會(huì)隨陽(yáng)光或溫度的變化而變化，在暗處時(shí)為灰色，而在溫度提升后又可以變成綠色，甚至處在不同的外界環(huán)境下會(huì)順應(yīng)當(dāng)下的環(huán)境條件從而與所處的環(huán)境顏色融為一體，起到防衛(wèi)保護(hù)作用；又如芙

2、蓉花在陽(yáng)光照射下，其顏色會(huì)從白色變?yōu)榉奂t色[1]?！白兩垺焙蛙饺鼗ǖ淖兩詥⑹救藗?，研制具有變色性能的材料具有一定的實(shí)用性。隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和突破，變色材料逐漸受到各界的重視，國(guó)內(nèi)外也都爭(zhēng)先研發(fā)新型的變色材料，無(wú)論是在合成技術(shù)上的領(lǐng)先還是在應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，變色材料在向世界宣布其發(fā)展的迅速程度，正朝著功能化、智能化大步邁向，但美中不足的是變色材料的變色情況相對(duì)比較單調(diào)、難以實(shí)現(xiàn)多種顏色的相互變化，有的變色材料仍然止步不前的原因就是其暫且只適應(yīng)于試驗(yàn)階段，小量生產(chǎn)可行，但走向大批量工業(yè)化的可能性尚需完善。1.2變色材料的分類及其研究現(xiàn)狀變色材料的變色一般都是因外界環(huán)境的激發(fā)

3、（如光照、溫度、電流等）或人為因素（如壓力等）使本身顏色能夠發(fā)生改變的，其分類大致可以分為以下幾種：1.2.1熱致變色材料及其研究現(xiàn)狀熱致變色材料是指當(dāng)溫度達(dá)到某一范圍時(shí)，材料會(huì)顯現(xiàn)出不同的顏色變化是熱致變[2-3]色材料（thermochromismmaterial）也稱之為溫變材料。這種熱致變色材料按照其變色行為是否具有復(fù)原性將其分為可逆型和不可逆型?？赡嫘偷谋患訜岬揭欢囟葧r(shí)顏色會(huì)發(fā)生變化，冷卻后顏色能恢復(fù)原色；不可逆的顏色亦可受熱變色，但冷卻后則不能恢復(fù)原色?？梢姡罢邔?duì)顏色具有記憶功能，能夠被多次使用，因此被廣泛研究，而后者則不具備此性質(zhì)，其只有單方向的變色，變色情況

4、單一使其應(yīng)用受限。常見的熱致變色材料及其變色原理如表1.1所示：1萬(wàn)方數(shù)據(jù)西安科技大學(xué)全日制工程碩士學(xué)位論文表1.1常見的熱致變色材料及變色原理Tab.1.1Thermochromicmaterialsandthetheory熱致變色材料變色原理無(wú)機(jī)類+-VO，VO2，VNO2n-1（n=2~6，8）xMAOy+xe?MxAOyTi2O3，TiO2n-1（n=3~6）(M代指H，Li，Na；A代指金屬)NbO2，F(xiàn)e3O4，MnO，CuO__GeAs-S-SeAs-Se（Ag，Cu）不定型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移__GeTeSb-S玻璃體?結(jié)晶轉(zhuǎn)移AgS，NiS原理尚不清楚Cu2[HgI4]

5、（紅?暗紫，69.6℃）內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化Ag2[HgI4]（黃?紅，48.5℃）有機(jī)類膽甾相液晶，雙蒽酮、螺旋吡啶等晶型的改變，鍵的重組、斷裂等早在1871年，Houston等人開始研究熱致變色，曾選用一系列固態(tài)材料，將其放在[4]高溫爐上加熱，發(fā)現(xiàn)這些材料具有熱致變色性能，并且可以循環(huán)多次變色。其中，亞鐵氰化銅（Cu2Fe）、硫化銻（Sb2S3）、氧化鐵（Fe2O3）、硫化汞（HgS）、氧化鉛（PbO）以及重鉻酸鉀（K2Cr2O7）等經(jīng)過(guò)加熱后由原色逐漸變深，甚至變成黑色；而硫化砷（As2S5）、氧化汞（HgO）、碘化鉛（PbI）、草酸鐵（Fe2(C2O4)3）等物質(zhì)則經(jīng)過(guò)加熱

6、后會(huì)由橙色會(huì)變?yōu)樯罴t色。1959年之后Morin等人發(fā)現(xiàn)了VO2能夠作為一種變色性良[5-9]好的材料，之后經(jīng)不斷研究開發(fā)，能發(fā)生熱致變色的物質(zhì)從初始的金屬類化合物逐[10-11]漸發(fā)展到各種高分子的有機(jī)物。直至上個(gè)世紀(jì)八十年代后，熱致變色才向可逆變色“進(jìn)攻”，在其應(yīng)用研究方面，已經(jīng)從早先的溫變涂料發(fā)展到軍事領(lǐng)域和重工業(yè)方面，輕工業(yè)方面包括印刷業(yè)、紡織業(yè)及日用品等眾多領(lǐng)域。同時(shí)期，美國(guó)的DelSol公司將具有熱致變色性的有機(jī)偏振光晶體微膠囊染料用在襯衣上，依環(huán)境溫度的差異改變襯衣[12]的顏色；直到1993年，DelSol公司開始擴(kuò)展熱致變色物質(zhì)的應(yīng)用，如在造紙印刷業(yè)[13]領(lǐng)

7、域；1994年，研發(fā)出一種可以在人的體溫下即可變色的熱致變色材料，其代號(hào)為HyperPaper，這種材料變色溫度范圍窄、變色靈敏性高。另外，還有美國(guó)3M公司生產(chǎn)的熱敏復(fù)印紙，通過(guò)溫度的刺激達(dá)到復(fù)印速寫的作用。經(jīng)熱致變色材料的啟發(fā)，一種熱致變色油墨被應(yīng)用在了美元上，可起到一定的防偽作用。[14]國(guó)內(nèi)在熱致變色方面也不甘落后，如伍壽珍等采用原位聚合工藝制備了聚氨酯—結(jié)晶紫內(nèi)酯，將其應(yīng)用在服裝上具有良好的熱致變色效果，且這種變色具有可逆性。除2萬(wàn)方數(shù)據(jù)1綜述此之外還有一些較為常見的熱致變色材料，其