[发明专利]金属离子对罗丹明B基光致变色材料的性能调控方法和应用

说明书

本发明涉及金属离子对罗丹明B基光致变色材料的性能调控方法和应用，属于光致变色材料技术领域。提供一种基于罗丹明B的光致变色体系，其性能可通过金属离子Zn(II)、Ni(II)和Hg(II)轻易调节，这些金属离子赋予配合物L‑Zn、L‑Ni、L‑Hg相似的光致变色性质，但荧光变化明显不同，在紫外光照射下，Zn(II)、Ni(II)和Hg(II)分别引起荧光“关”、“无变化”和“开”响应。利用金属离子对罗丹明B基光致变色体系所诱导的明显不同的紫外吸收和荧光特性，通过简单改变金属离子和紫外光的输入来设计不同的逻辑门。

技术领域

本发明涉及金属离子对罗丹明B基光致变色材料的性能调控方法和应用，属于光致变色材料技术领域。

背景技术

光致变色是指一种物质两种不同状态之间的可逆变化，其中至少有一个方向的变化是由于光的辐射引发的。光致变色材料在受到某一种电磁波的辐照后，引起其吸收光谱发生了明显的变化，进而导致其体色表现为另一种颜色，然后经过另一种波长的电磁波再次照射后，又恢复到原来的体色。

光致变色材料是一种可以在光照射下发生物理或化学变化的材料。由于光控特性，光致变色材料在构建分子机器、分子逻辑门、光学数据存储、荧光传感器、光可控开关等多种功能材料方面受到广泛关注。近年来，人们致力于将各种刺激与光相结合从而赋予光致变色材料更丰富的性能，这也成为开发多功能光致变色材料的热点。到目前为止，包括pH、热、电和机械力在内的刺激已被引入多功能光响应材料的研究中。

然而，据我们所知，通过金属离子调控光致变色性能的研究仍鲜有报道。因此，发展可通过金属离子调控光致变色性能的多功能光致变色体系仍充满了挑战性。罗丹明B水杨醛酰腙金属离子配合物由于其合成简单、光致变色明显、抗疲劳性能优良等优点而受到了人们的广泛关注。而且，金属离子配合物的结构使得它成为很好的金属离子调控性能的研究对象。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于罗丹明B的光致变色体系，它的性能可以通过金属离子[Zn(II)、Ni(II)和Hg(II)]轻易地调节，这些金属离子赋予配合物(L-Zn、L-Ni、L-Hg)相似的光致变色性质，但荧光变化明显不同。利用金属离子对罗丹明B光致变色体系所诱导的明显的不同特性，通过简单地改变金属离子和紫外光的输入设计不同的逻辑门。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种金属离子对罗丹明B基光致变色材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)2,4-二羟基苯甲醛罗丹明B酰腙席夫碱(L)的合成：

a.以罗丹明B和水合肼为原料，在无水乙醇中回流6h，制得罗丹明B酰肼；其中罗丹明B、水合肼和无水乙醇的摩尔比为1:5:50-100；

b.将罗丹明B酰肼溶于无水乙醇溶剂中，加入2,4-二羟基苯甲醛，将混合物搅拌并在80℃下回流2小时，将反应后的混合物减压浓缩后在4℃下静置2小时，形成粉红色沉淀后过滤；收集沉淀，用无水乙醇洗涤三次，减压干燥，得到粉红色固体L；其中罗丹明B、2,4-二羟基苯甲醛和无水乙醇的摩尔比为4:5:500-1000；

(2)L-Zn、L-Ni、L-Hg配合物的制备：

a.以硝酸盐为原料，用去离子水分别制备Zn(II)、Ni(II)和Hg(II)的金属盐溶液；

b.以四氢呋喃为溶剂，制备L溶液；

c.取三份L溶液，分别加入相应10当量的所述金属盐溶液，分别制备L-Zn，L-Ni和L-Hg的配合物溶液。

所述的金属离子对罗丹明B基光致变色材料的制备方法，步骤(2)中硝酸盐为六水合硝酸锌、六水合硝酸镍或一水合硝酸汞。