[发明专利]一种新型无机化合物光致变色材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种新型的无机化合物光致变色材料及其制备方法与应用。

背景技术：

光致变色指的是一些材料在一定的波长和强度的光作用下分子结构会发生变化，从而导致其颜色或对光的吸收峰值也改变。光致变色材料主要分为有机化合物和无机化合物两大类，其中有机光致变色材料研究的较多，应用也最广泛，如俘精酸酐、螺吡喃、偶氮化合物、二芳杂环基乙烯等。而无机光致变色材料的研究相对较少，主要包括掺有杂质的各种变价金属氧化物、金属卤化物和金属盐水合物等。一般情况下，无机光致变色材料的变色机理是由于晶格中的电子转移反应而引起的。在无机光致变色材料中作为主要成分或者杂质存在的一些离子，能够俘获晶格缺陷中由于光照而释放出的一些电子，从而导致电子转移反应。例如TiO₂中含有的Fe杂质以及卤化碱金属中的颜色中心等，都是属于电子转移反应。从现有文献报道来看，至今还没有由于相转变而导致变色的无机化合物被合成。

光致变色材料的用途范围很广。一、由于它具有在不同强度与波长光的照射下发生光致变色的光敏性能，在工业上除作一般装饰与包装材料用外，还用在防护核爆炸试验等强光辐射对人眼、人身的损害。二、由于受不同强度与波长光照射能发生可逆循环的变化性能，可制作各种光闸，录像介质、计算机中信息存贮元件，尤其是激光出现后提供了各种必要的光强度，更推进了它在信息数据处理系统中的应用。三、它对不同程度的热也产生敏感变色，可用作温度指示，控制化学聚合反应。

发明内容：

本发明的目的是提供一种新型的无机化合物光致变色材料，其变色机理是在紫外/可见光照射下，化合物的结构发生变化从而导致其颜色发生变化。

本发明的另一个目的是提供制备该类光致变色材料、单晶体及其薄膜的方法。

本发明包括如下技术方案：

1.一种新型的无机化合物光致变色材料，其特征在于：该光致变色材料化合物的化学式为Hg₂AsCl₂，该类化合物为单斜晶系，空间群为C2/m(No.12)，单胞参数为a＝13.6～14.3b＝7.9～8.5c＝8.5～9.3α＝γ＝90°，β＝94～101，Z＝8。

2.项1所述的无机化合物光致变色材料的光照产物，其特征在于：项1所述的光致变色材料化合物在紫外/可见光的照射下，化合物的颜色由橙黄色变为黑色，同时该化合物的结构也发生变化，黑色光照产物的结构为：单斜晶系，空间群为C2/m(No.12)，单胞参数为a＝7.4～8.1b＝7.9～8.5c＝8.5～9.3β＝113～120，Z＝4。

3.一种项1的无机化合物光致变色材料的制备方法，其特征在于：该光致变色材料采用中高温固相合成法制备。

4.如项3所述的无机化合物光致变色材料的制备方法，其特征在于：所述的中高温固相合成法的相关参数为在真空玻璃管中加热，以40～50℃/h的速率升温至300-600℃，恒温72-144小时，再以2～6℃/h的速率降温至50℃。

5.一种项1的无机化合物光致变色材料的单晶体，其特征在于：该单晶体的结构参数如项1所述。

6.一种项5的无机化合物光致变色材料的单晶体的制备方法，其特征在于：该单晶体采用布里奇曼方法制备。

7.一种项1的无机化合物光致变色材料的薄膜材料，其特征在于：该薄膜材料的结构参数如项1所述。

8.一种项7的无机化合物光致变色材料的薄膜材料的制备方法，其特征在于：该薄膜材料采用真空热蒸发方法制备。

9.一种项1或5或7的无机化合物光致变色材料的用途，其特征在于：该材料可应用于光信息存储、防伪、激光防护、相转变内存存储单元、光开关器件、光信息转换器、自显影全息记录照相以及辐射计量计。

氯砷汞化合物是一种新型的无机光致变色材料，其光致变色机理是由于紫外/可见光照导致化合物结构发生明显变化，从而导致其颜色发生变化，而且这种颜色和结构的转变是可逆的，这与现有的无机光致变色材料的变色机理完全不一样。该材料的优点是变色响应速度快，光照变色后的产物稳定、抗疲劳性好、热分解温度点高、变色前后光吸收变化明显、变色前后材料均为半导体而且它们的带隙差异大等。

材料制备所采用的工艺为真空中高温固相合成法，以制备该体系三元化合物，用布里奇曼法生长其单晶材料，用真空热蒸发方法制备其薄膜材料。本发明所采用的材料制备工艺简单、易操作、原料来源充足、生产成本低廉、产率高及重复性好等优点。