[发明专利]一种不溶性纳米湿度指示材料及其制备与应用

说明书

本发明提供了一类可以用于指示湿度、不溶于水，并且可以多次循环使用的纳米湿度指示材料。该材料以纳米Co‑Co普鲁士蓝类似物为主要成分，具有安全、无毒、不溶于水等特点。干燥时为宝石蓝的颜色，根据空气湿度不同，吸湿后可逐步转变为：深紫色、蓝紫色、紫红色，桃红色。并且，可通过不同过渡金属(Cu,Fe,Mn,Ni，Zn)的掺杂对其进行调色，则可制备具有不用指示颜色的纳米湿度指示材料。另外，该类湿度指示材料干燥和吸湿后颜色变化明显，且颜色种类较多，因此也可以用于制备隐显墨水、油漆涂层等领域。该类湿度指示材料颜色可调、吸湿后变色明显、不溶于水，因此，具有灵敏度高、循环使用性强、安全无污染等优点。

技术领域

本发明涉及一类可以用于指示湿度、不溶于水，并且可以多次循环使用的纳米湿度指示材料。

背景技术

目前市场上的湿度指示材料，例如湿度指示卡，变色硅胶等，多以氯化钴作为指示剂。该类指示剂可以通过由蓝色变为桃红色的颜色变化来指示湿度。而在2008年10月28日，欧洲化学品厅(ECHA)公布了REACH规制高关注物质(SVHC)第一批次的15种化学物质。氯化钴在这15个化学物质中列清单中第4位。因此，市场上开始逐步出现新型湿度指示材料，根据PRTR法规定第一种指定化学物质如果低于1.00％，就可以不按照PRTR法管制对象那样进行申报，因此，一种含有约0.1％氯化钴检知剂的俗称为混合蓝胶的商品被长年使用。虽然其氯化钴含量很低，但是氯化钴极易溶于水，指示湿度的同时势必会有部分溶与水中，而可能出现被人误食等危害人体健康的情况。

另外，市场上一部分无钴的湿度指示剂，主要是黄绿颜色的变化，这种由干燥时候的黄色变为吸水后的绿色并不明显，因此，这类湿度指示剂的灵敏度并不高。因此，目前市场上也急需找到一种可以替代氯化钴的，颜色变化明显的湿度指示材料。

发明内容

本发明提供了一类可以用于指示湿度、不溶于水，并且可以多次循环使用的纳米湿度指示材料。该材料属于普鲁士蓝类似物，而普鲁士蓝则曾在服装着色、染料、墨水、以及对放射性铯废水吸附等领域广泛的应用。因此，该材料同样具有类似普鲁士蓝的性质，安全、无毒。本发明提供的

不溶性纳米湿度指示材料，成分为六氰合钴酸钴，不掺杂或掺杂过渡金属Cu、Fe、Mn、Ni或Zn中的任意一种或二种以上，可以通过掺杂过渡金属调变材料的颜色；其化学式为：Co_xM_y[Co(CN)₆]_0.66，其中M为上述过渡金属中的任意一种或二种以上，x＝0.5～1,y＝0～0.5。

当M为0时，在不同的空气湿度下，材料的颜色会发生变化；干燥时为宝石蓝的颜色，根据吸湿程度由低到高，吸湿后可逐步转变为：深紫色、蓝紫色、紫红色，桃红色。

通过不同的过渡金属，或者不同含量的过渡金属的掺杂可以改变初始材料的颜色，而出现吸湿后不同的颜色变化；Ni₃[Co(CN)₆]₂/Cu₃[Co(CN)₆]₂,Mn₃[Co(CN)₆]₂/Zn₃[Co(CN)₆]₂,Fe₃[Co(CN)₆]₂和Co₃[Co(CN)₆]₂材料对于的初始颜色依次是：蓝色、白色、黄色和红色。

上述材料的制备过程如下：

1)将终浓度1～100mmol/L的K₃[Co(CN)₆]溶于去离子水中，搅拌至完全溶解；

2)将终浓度1～200mmol/L Co离子前驱体、终浓度0～200mmol/L过渡金属盐，溶于去离子水中，搅拌至完全溶解；