[发明专利]一种基于PDA和CoZn-ZIF的热致可逆变色复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种基于PDA和CoZn‑ZIF的热致可逆变色复合材料，将二乙炔单体和双金属沸石咪唑酯骨架结构化合物溶解到二甲基亚砜‑去离子水混合溶剂中形成混合溶液；再将混合溶液在50~80℃下超声30~60 min，冷却至室温后进行低温自组装，最后置于波长254 nm的紫外光下照射聚合2~20 min，得到蓝色热致可逆变色复合材料PDA/CoZn‑ZIF，室温下该复合材料呈现蓝色。随着温度的不断升高，复合材料的颜色逐渐由蓝色过渡为紫色然后变为红色；停止加热后，复合材料在1~2min内返回至原始的蓝色。复合材料具有极佳的热敏性且可以多次循环热致可逆变色，可作为温度传感器在众多领域得到运用。

技术领域

本发明涉及一种热致可逆变色材料的制备方法，尤其涉及一种基于聚二乙炔（PDA）和双金属沸石咪唑酯骨架结构化合物（CoZn-ZIF）的热致可逆变色复合材料的制备方法，属于智能传感领域。

技术背景

材料是人类生活过程中必不可少的部分，主要分为两大部分：功能材料与结构材料。而智能材料是将结构材料与功能材料相结合，具有感知、响应、反馈三个基本的要素。它可根据感知外界环境的变化做出判断，发出指令后及时调整自身的情况以适应变化。目前，智能材料在航天、工业、军事、医疗等众多领域有着广泛的应用。

聚二乙炔（PDA）在遭到外界环境刺激时表现出灵敏的光学响应特性，其自身颜色表现出蓝色到红色的转变，可作为温敏型传感器使用。但是撤销刺激后PDA依然表现为红色，这就限制了PDA传感器的循环利用。研究发现，想要得到可以循环使用的PDA传感器，需要对DA单体进行化学修饰或制备成复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于PDA和CoZn-ZIF的热致可逆变色复合材料的制备方法。

一、PDA/ZIF复合材料的制备

将二乙炔单体（DA）溶解到二甲基亚砜-去离子水混合溶剂中；将双金属沸石咪唑酯骨架结构化合物（CoZn-ZIF）分散在去离子水中；将上述两种溶液混合在50~80℃下超声30~60 min，冷却至室温进行低温自组装8~16 h，得白色悬浮液；然后将白色悬浮液置于波长254 nm的紫外光下照射聚合2~20 min，得到的均匀蓝色悬浮液为热致可逆变色复合材料，标记为PDA/CoZn-ZIF。

所述二乙炔单体（DA）为10,12-二十五碳二炔酸（PCDA）或10,12-二十三碳二炔酸（TCDA）；

双金属沸石咪唑酯骨架结构化合物为CoZn-ZIF。二乙炔单体与双金属沸石咪唑酯骨架结构化合物（CoZn-ZIF）的质量比为1:1~5:1。

所述二甲亚砜-去离子水混合溶剂中，二甲亚砜与去离子水的体积比为1:5~1:9。

所述混合溶液中，二乙炔单体与双金属沸石咪唑酯骨架结构化合物的总量为0.4~1.5 mg/mL。

二、PDA/CoZn-ZIF复合材料的热致可逆变色性能测试

将PDA/CoZn-ZIF复合材料在30~95℃水浴加热逐渐升温，分别记录下不同温度下的紫外吸收光谱及悬浮液颜色照片。结果发现，室温下，PDA/CoZn-ZIF复合材料呈现蓝色；随着温度的不断升高，复合材料的颜色逐渐由蓝色过渡为紫色然后变为红色；停止加热后，复合材料在1~2min内返回至原始的蓝色。因此， PDA/CoZn-ZIF复合材料具有快速热致可逆变色的性能，具有温敏性，颜色能够实现多次可逆转变，具备很好的温度传感器条件。

另外，研究还发现，CoZn-ZIF中，不同Co、Zn质量比对于PDA/CoZn-ZIF复合材料的热致变色温度有一定影响。

本发明复合材料PDA/ZIF热致可逆变色性的机理：通过引入ZIF，PDA和ZIF之间的相互作用，使得加热后无序的PDA构象冷却后可以恢复到初始的有序构象排列，从而使复合材料从红色快速恢复至蓝色。

附图说明