[发明专利]一种无机-有机杂化核壳型纳米棒及带有该纳米棒的光阀

说明书

本发明公开了一种无机‑有机杂化核壳型纳米棒及带有该纳米棒的光阀。所述纳米棒包括由金属氧化物组成的纳米棒内核和由含有碳原子、氮原子的无机‑有机配合物组成的纳米棒外壳；所述纳米棒内核是二氧化钛TiO₂。本发明以金属氧化物作为核体、无机‑有机配合物为壳体的核壳型纳米棒，这种纳米棒兼顾了无机‑有机杂化材料、纳米材料和核壳结构的诸多优点，多种特性协调作用，使此材料具有独特的性能，以这一材料制作的光阀性能优异，可在更宽范围内调节光线透过率，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种核壳型纳米棒及其光阀，具体涉及一种无机-有机杂化核壳型纳米棒及带有该纳米棒的光阀。

背景技术

光阀是一种可以调节通过自身光线透过率的装置，如窗帘也可以看作是一个光阀。但在本发明中，光阀是指能够通过调节施加在其上的电压来控制光线透光率的装置，这种装置也被称为电致变色装置。根据电致变色装置的工作原理，它可分为聚合物分散液晶(PDLC)(美国专利US3585381)，电化学装置(EC)(美国专利US9581877)和悬浮颗粒装置(SPD)(美国专利US6606185)。具体而言，光阀(以下简称为LV)是指可以通过调节施加在介质上的交流电(AC)电压高低来控制通过介质的光线透光率的装置。这种光阀具有可调控光线透过率和节能优势，该设备可以用作智能窗户，车后视镜，显示器等。

八十多年前，人们就发明了包含纳米颗粒的光阀装置。例如，美国专利US 1963496首先提出了含有金属颗粒的光阀。美国专利US 6522446公开了一种具有光调制单元的光阀，其含有平均长度约1微米至50纳米的不等轴的金属纳米棒。美国专利US 6606185公开了一类悬浮颗粒装置(SPD)薄膜，其中包括悬浮液的光调制单元，该单元由含混合金属氧化物如氧化锰铋棒状颗粒的悬浮液组成，且颗粒的平均长度为1微米到50纳米之间。

Andris等人(Optical Materials，740-744，37，2014)第一次发现了在聚二甲基硅氧烷(PDMS)中悬浮的TiO₂纳米线在电场作用下，通电前后其光线的透过率有23％的变化，但这一变化范围对实际应用来说比较低，不能满足实际需要。

Sho-ichi Eda等人(RSC Advances，10414-104193，2013)报道了一种低温液相路线合成的硫化铜纳米晶沉积在金红石TiO₂纳米棒上的材料(CuS-TiO2 NRs)，用此纳米棒材料制备的偶极粒子悬浮液(DPS)的智能玻璃具有较好的调节光线透过率的性能。如在施加30V(频率＝60Hz)交流电的条件下，此光阀装置在500nm处的平行光线透过率从10％(不通电)变为42％(通电)，但如此小范围的光线透过率的变化仍然限制了其的商业应用。

可见以往技术中，金属氧化物光阀存在变色范围小的问题。因此，需要发明一种更好的材料，其可以通过调节电压，在更宽的范围内来控制光线透过率。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种无机-有机杂化核壳型纳米棒及带有该纳米棒的光阀，其通过一步法合成了以金属氧化物作为核体、无机-有机配合物为壳体的核壳型纳米棒，这种纳米棒兼顾了无机-有机杂化材料、纳米材料和核壳结构的诸多优点，多种特性协调作用，使此材料具有独特的性能，以这一材料制作的光阀性能优异，可在更宽范围内调节光线透过率，具有良好的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种无机-有机杂化核壳型纳米棒,其特征在于：包括由金属氧化物组成的纳米棒内核和由含有碳原子、氮原子的无机-有机配合物组成的纳米棒外壳；所述纳米棒内核是二氧化钛TiO₂。