[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

说明书

本发明属于功能性材料技术领域，更具体地，涉及一种光致变色凝胶材料、其制备、多色调控方法和应用。本发明基于螺吡喃与稀土配合物之间的FRET过程，以及螺吡喃开环体与配体之间和稀土铽离子的竞争配位作用，成功制备出多色发光的光致变色凝胶材料，该材料展现出多色荧光与可见色的双维度变化，材料制备工艺和多色调控方法均比较简单，更利于应用在信息存储或加密防伪领域中。

技术领域

本发明属于功能性材料技术领域，更具体地，涉及一种光致变色凝胶材料、其制备、多色调控方法和应用。

背景技术

光致变色材料通常是指一种物质，在不同波长的光的照射下，可以在两种构型之间实现可逆的转换，导致吸收光谱出现差异，表现出光致变色的特性，例如偶氮苯、二芳基乙烯、螺吡喃等分子均在光致变色材料中应用广泛。众所周知，螺吡喃的光致变色原理基于闭环的、非极性的SP形式与开环的、极性的MC形式之间的可逆转换，MC形式是着色形式，并有荧光发射。通过光源条件变化实现变色，无接触无破坏性的刺激源特点，使得光致变色材料得以广泛研究。

稀土荧光材料由于具有Stokes位移大、发射峰窄、荧光寿命长以及发射强度高等性质，在生物成像、化学传感、荧光标记、固态照明、信息加密防伪等领域得到了广泛的应用。

近年来，螺吡喃与稀土元素材料的相关报道，主要关注于可见颜色的变化，或单波长激发的荧光信息展示，多数材料的制作过程繁琐，工艺复杂，可加工性差，所以利用螺吡喃与稀土元素构建动态发光材料仍然是一个挑战。

随着近年来经济的快速发展，新鲜技术与新奇产品的出现为人们带来了便利。但同时假冒伪劣产品的出现对经济与信息安全造成了很大的影响，传统的防伪方式逐渐的不能满足现代生活所需，额外的刺激源物质以及不可逆的信息加密过程容易使信息遭到暴露。目前发光材料主要通过多种物质掺杂或构建FRET体系实现多色发光；其中，多种物质掺杂的体系中组分间的相互作用较少，一般通过调节加入比例即可得到发光变化，并且可实现的发光领域较宽，材料的发光变化调节手段简单，但多数材料制备过程较繁琐；FRET体系一般由两种及以上的物质构成，可以实现两种及以上的荧光颜色变化，但多数材料仍然存在化学合成的复杂过程；在目前报道的文献中，通过以上两种方法构建的多色发光材料，多数体系中还涉及到颜色调控手段复杂的问题，这对于将材料应用于信息加密或防伪领域仍然是一种挑战。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种光致变色凝胶材料、其制备、多色调控方法和应用，通过将螺吡喃、稀土离子以及稀土离子的配体作为混合发光材料，分散于凝胶基质中，制备得到的凝胶材料能够通过不同的紫外光和可见光刺激方式，实现可见色与荧光颜色的变化调控，为信息加密提供了更加可靠的防伪方法，解决了现有技术中多色发光物质合成复杂、或多色调控方法复杂等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种光致变色凝胶材料，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。

优选地，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-硝基吲哚啉螺吡喃或其衍生物；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。

进一步优选地，所述配体为2-羟基苯甲酸、乙酰水杨酸或喹诺酮类化合物。

按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的光致变色凝胶材料的制备方法，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。