一种无机-有机杂化光电致变色材料及其制备方法与应用

1.本发明属于光电致变色技术领域，具体涉及一种无机-有机杂化光电致变色材料及其制备方法与应用。


背景技术：

2.光致变色器件是一种光照后发生明显色彩变化的器件，这种色彩变化作为一种非发光、低功耗显示技术，十分适用于建筑、汽车，室内设计和消费产品等领域。光致变色器件的结构有两种，第一种是将光致变色材料与基板材料混合制出单层器件，第二种是将光致变色材料与基板分隔开做成三层器件。在过去的几十年里，光致变色器件(ecd)在节能建筑、光学信息等领域得到了广泛的应用。然而现有的光致变色器件的着色效率较低，需要较高的功率的紫外光照射，或者较长时间的紫外光照射才能获得较明显的变色效果，因此在日常使用时无法及时达到调节温度的效果，且目前市场上的光致变色液成分复杂，成本较高，制备步骤较为繁琐，制约了光致变色产品的发展。


技术实现要素：

3.为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种无机-有机杂化光电致变色材料的制备方法。
4.本发明将有机碱性小分子与钨酸盐/偏钨酸盐在酸性条件下反应后析出，干燥即得到有机-无机杂化光致变色材料，该光致变色材料具有灵敏度高、热稳定性高、成本低廉合成简单的特点。将该材料少量溶解于溶剂中，利用毛细封装法封装进透明夹层中即可制得光致变色器件。在太阳光照射下可以转变为较明显的蓝色，停止光照后颜色逐渐恢复。
5.本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种无机-有机杂化光电致变色材料。
6.本发明的再一目的在于提供上述一种无机-有机杂化光电致变色材料在光电致变色器件中的应用。
7.本发明目的通过以下技术方案实现：
8.一种无机-有机杂化光电致变色材料的制备方法，包括以下步骤：
9.a、将吡啶和/或吡啶衍生物与钨酸盐和/或偏钨酸盐溶于水中，混合均匀后，加入酸调节ph至4～6，得到反应体系；
10.b、或者将钨酸盐和/或偏钨酸盐溶于水中，加入酸，再加入胺类化合物调节ph至4～6，得到反应体系；
11.将反应体系在50～80℃搅拌反应，收集反应过程中产生的沉淀，干燥，得到无机-有机杂化光电致变色材料。
12.优选地，方案a中所述吡啶和/或吡啶衍生物中的吡啶基团与钨酸盐和/或偏钨酸盐中的钨酸根摩尔比为≥2：1；方案b中所述酸与钨酸盐和/或偏钨酸盐的摩尔比≥2：1。
13.优选地，方案a和b中所述钨酸盐和/或偏钨酸盐与水的比例为3g：20～80ml。
14.优选地，方案a中所述吡啶衍生物为2,6-二甲基吡啶；方案b中所述胺类化合物为乙二胺。
15.优选地，方案a和b中所述钨酸盐为钨酸钠，所述偏钨酸盐为偏钨酸钠。
16.优选地，方案a和b中所述酸为0.5～2mol/l的盐酸。
17.上述方法制得的一种无机-有机杂化光电致变色材料。
18.上述一种无机-有机杂化光电致变色材料在光电致变色器件中的应用。
19.一种光致变色器件，其变色液由上述无机-有机杂化光电致变色材料溶于溶剂所得。
20.优选地，所述无机-有机杂化光电致变色材料和溶剂的比例为1g：10～50ml；所述溶剂为水、碳酸丙烯酯(pc)和乙醇中的至少一种。
21.优选地，所述光致变色器件由两层透明基板形成夹层后，再利用毛细现象灌装变色液并完成封装所制备得到。
22.本发明所述光致变色器件可经阳光照射而变色，其变色程度视当日阳光而定，夏季正午的阳光照射可使器件发生极大程度的变色，而冬季正午的阳光可使器件发生变色的程度相对较小。
23.本发明所述光致变色器件的变色主要用于紫外光光照变色，利用紫外灯可以获得良好的变色效果。
24.与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
25.本发明所述方法合成过程简单，通过一步反应即可得到实现无机-有机杂化，所得材料具有较好的光电致变色效果。本发明所述器件制备过程简单，变色液中成分简单无其他掺杂，也无需高温制备。
附图说明
26.图1为本发明所述光致变色器件的结构示意图。
27.图2为本发明所述光致变色器件的三视图。
28.图3为实施例1所得器件变色后透过率图谱。
29.图4为实施例2所得器件变色后透过率图谱。
具体实施方式
30.下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
31.本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
32.实施例1
33.将3g钨酸钠溶于40ml蒸馏水中，缓慢滴入3ml 2,6-二甲基吡啶，搅拌半小时，溶液由浑浊逐渐变清，然后逐滴加入1mol/l的盐酸，调节ph至5.6，随着盐酸滴入，逐渐有白色絮状物产生并被搅拌溶解，反应放热使容器外壁温度上升，再加热至60℃反应8h，每隔2h收集一次反应沉淀，共收集4次沉淀。将沉淀放置80℃烘箱烘干得到白色粉末状沉淀。取1g沉淀溶于10ml pc(碳酸丙烯酯)超声均匀得到变色液。将两片玻璃利用双面胶粘贴至一起构筑
夹层，利用毛细现象将变色液灌装进夹层后密封即完成封装。将封装后的器件放置5w的紫外灯下照射10s，变色后700nm波段透过率55％，550nm波段透过率60％。
34.实施例2
35.将3g钨酸钠溶于40ml蒸馏水中，加入10ml 2mol/l的盐酸，溶液逐渐变黄，然后逐滴加入乙二胺，调节ph至5.6，随着乙二胺滴入，逐渐有白色絮状物产生并被搅拌溶解，反应剧烈放热，容器外壁温度上升明显，再加热至60℃反应，每隔2h收集一次反应沉淀，共收集4次沉淀。将沉淀放置80℃烘箱烘干得到白色粉末状沉淀。取1g沉淀溶于10ml pc(碳酸丙烯酯)超声均匀得到变色液。将两片玻璃利用双面胶粘贴至一起构筑夹层，利用毛细现象将变色液灌装进夹层后密封即完成封装。将封装后的器件放置5w的紫外灯下照射10s，变色后700nm波段透过率55％，550nm波段透过率62％。
36.对比例1
37.将3g钨酸钠溶于40ml蒸馏水中，缓慢滴入6ml乙醇，搅拌半小时后逐滴加入1mol/l的盐酸，调节ph至5.6，加热至60摄氏度反应8h，反应液逐渐变黄，并析出黄色沉淀。取1g沉淀溶于10ml pc(碳酸丙烯酯)超声均匀得到悬浊液，将两片玻璃利用双面胶粘贴至一起构筑夹层，利用毛细现象将变色液灌装进夹层后密封即完成封装。将封装后的器件放置5w的紫外灯下照射10s，发现器件并无变色现象并且可以明显观察到黄色沉淀。
38.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种无机-有机杂化光电致变色材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、将吡啶和/或吡啶衍生物与钨酸盐和/或偏钨酸盐溶于水中，混合均匀后，加入酸调节ph至4～6，得到反应体系；b、或者将钨酸盐和/或偏钨酸盐溶于水中，加入酸，再加入胺类化合物调节ph至4～6，得到反应体系；将反应体系在50～80℃搅拌反应，收集反应过程中产生的沉淀，干燥，得到无机-有机杂化光电致变色材料。2.根据权利要求1所述一种无机-有机杂化光电致变色材料的制备方法，其特征在于，方案a中所述吡啶和/或吡啶衍生物中的吡啶基团与钨酸盐和/或偏钨酸盐中的钨酸根摩尔比为≥2：1；方案b中所述酸与钨酸盐和/或偏钨酸盐的摩尔比≥2：1。3.根据权利要求1所述一种无机-有机杂化光电致变色材料的制备方法，其特征在于，方案a和b中所述钨酸盐为钨酸钠，所述偏钨酸盐为偏钨酸钠。4.根据权利要求1所述一种无机-有机杂化光电致变色材料的制备方法，其特征在于，方案a中所述吡啶衍生物为2,6-二甲基吡啶；方案b中所述胺类化合物为乙二胺。5.根据权利要求1所述一种无机-有机杂化光电致变色材料的制备方法，其特征在于，方案a和b中所述钨酸盐和/或偏钨酸盐与水的比例为3g：20～80ml；所述酸为0.5～2mol/l的盐酸。6.权利要求1～5任一项所述方法制得的一种无机-有机杂化光电致变色材料。7.权利要求6所述一种无机-有机杂化光电致变色材料在光电致变色器件中的应用。8.一种光致变色器件，其特征在于，变色液由权利要求6所述无机-有机杂化光电致变色材料溶于溶剂所得。9.根据权利要求8所述一种光致变色器件，其特征在于，所述无机-有机杂化光电致变色材料和溶剂的比例为1g：10～50ml；所述溶剂为水、碳酸丙烯酯和乙醇中的至少一种。10.根据权利要求8所述一种光致变色器件，其特征在于，所述光致变色器件由两层透明基板形成夹层后，再利用毛细现象灌装变色液并完成封装所制备得到。

技术总结
本发明公开了一种无机-有机杂化光电致变色材料及其制备方法与应用。本发明将有机碱性小分子与钨酸盐/偏钨酸盐在酸性条件下反应后析出，干燥即得到有机-无机杂化光致变色材料，该光致变色材料具有灵敏度高、热稳定性高、成本低廉合成简单的特点。将该材料少量溶解于溶剂中，利用毛细封装法封装进透明夹层中即可制得光致变色器件。在太阳光照射下可以转变为较明显的蓝色，停止光照后颜色逐渐恢复。停止光照后颜色逐渐恢复。停止光照后颜色逐渐恢复。


技术研发人员：宁洪龙 李牧云 姚日晖 张观广 李星林 邹文昕 吴振宇 张康平 郭晨潇 彭俊彪
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2022/4/15