[发明专利]一种光致变色凝胶材料、其制备、多色调控方法和应用

权利要求书

1.一种光致变色凝胶材料，其特征在于，其包括凝胶基质和分散在凝胶基质中的发光材料，所述发光材料包括螺吡喃、稀土离子和稀土离子的配体；所述稀土离子的配体与稀土离子的摩尔比为1:1~1:5；所述螺吡喃与稀土离子的摩尔比为1:35~1:100；所述稀土离子在该光致变色凝胶材料中的百分含量为0.5wt%~2wt%；该光致变色凝胶材料具有可见光与荧光两个维度上颜色切换的特性，并表现出多态荧光的转变；

所述凝胶基质为聚乙烯醇；所述螺吡喃为N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃；所述稀土离子为铽离子，所述配体为含有羟基的苯甲酸、乙酰水杨酸或喹诺酮类化合物；

所述光致变色凝胶材料的制备方法包括如下步骤：将螺吡喃、稀土离子与稀土离子的配体的混合碱性有机溶液与凝胶基质的水溶液混合均匀，通过冷冻-解冻循环，得到该光致变色凝胶材料。

2.如权利要求1所述的光致变色凝胶材料，其特征在于，所述配体为2-羟基苯甲酸、乙酰水杨酸或喹诺酮类化合物。

3.如权利要求1所述的光致变色凝胶材料，其特征在于，所述混合碱性有机溶液中螺吡喃的浓度为0.05 mmol/L~0.7 mmol/L，所述铽离子的浓度为5 mmol/L~60 mmol/L，所述配体的浓度为3 mmol/L~20 mmol/L，该混合碱性有机溶液中碱液的浓度为6 mmol/L~35mmol/L；该混合碱性有机溶液中含有有机溶剂，所述有机溶剂中含有二甲基亚砜、甲醇和乙醇中的一种或多种。

4.如权利要求3所述的光致变色凝胶材料，其特征在于，所述有机溶剂中含有二甲基亚砜，还含有其它溶剂，所述二甲基亚砜与所述其它有机溶剂的体积比为1:1.5~4:1；所述其它溶剂为甲醇和/或乙醇。

5.如权利要求1所述的光致变色凝胶材料，其特征在于，所述凝胶基质为聚乙烯醇，且聚乙烯醇的水溶液中聚乙烯醇的浓度为5%~10%；所述螺吡喃、稀土离子与稀土离子的配体的混合碱性有机溶液与凝胶基质的水溶液的体积比为1:1~1:4。

6.如权利要求1所述的光致变色凝胶材料，其特征在于，所述冷冻-解冻循环具体为：-16℃~-24℃冷冻16~23h，解冻1~8h，循环3~5次。

7.如权利要求1至6任一项所述的光致变色凝胶材料的多色调控方法，其特征在于，所述稀土离子的配体为2-羟基苯甲酸；通过如下任一种或多种方式实现该凝胶材料的多色调控：

（a）通过改变螺吡喃、稀土离子和稀土离子的配体各组分之间的配比和/或任一种或多种组分的浓度，调控该凝胶材料发射荧光的颜色和/或可见色的深浅；

（b）第一静态调控：将所述光致变色凝胶材料置于第一紫外波长激发光或第二紫外波长激发光下，且所述光致变色材料中的螺吡喃为开环态；所述第一紫外波长为位于315-415nm范围之间的任一波长或混合波长；所述第二紫外波长为位于204-304nm范围之间的任一波长或混合波长；该凝胶材料在所述第一紫外波长激发光下呈现红色荧光；在所述第二紫外波长激发光下呈现蓝色荧光弱发射；

（c）第二静态调控：将所述光致变色凝胶材料置于所述第一紫外波长激发光或所述第二紫外波长激发光下，且所述光致变色凝胶材料中螺吡喃为闭环态；该凝胶材料在所述第一紫外波长的激发光下呈现绿色荧光；在所述第二紫外波长的激发光下呈现蓝色荧光强发射；

（d）第一动态调控：将所述光致变色凝胶材料置于可见光下辐照，并在该过程中不定时将该凝胶材料置于所述第一紫外波长激发光下观察，且所述光致变色凝胶材料初始状态时其中螺吡喃为开环态；能够观察到随着可见光辐照时间的延长，该凝胶材料的可见色从紫红色逐渐转变为无色状态；且该凝胶材料在所述第一紫外波长激发光下表现出逐渐由红色到黄色再到绿色荧光的变化；

（e）第二动态调控：将所述光致变色凝胶材料置于可见光下辐照，并在该过程中不定时将该凝胶材料置于所述第二紫外波长激发光下观察，且所述光致变色凝胶材料初始状态时其中螺吡喃为开环态；能够观察到随着可见光辐照时间的延长，该凝胶材料的可见色从紫红色逐渐转变为无色状态；且该凝胶材料在所述第二紫外波长激发光下表现出蓝色荧光发射逐渐增强。

8.如权利要求1至6任一项所述的光致变色凝胶材料的应用，其特征在于，用作信息加密材料或防伪材料。