[发明专利]具有光致变色功能的偶氮染料插层组装材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有光致变色功能的偶氮染料插层组装材料的制备方法。

背景技术

光致变色原理可以描述如下：

光致变色物质A，在一定波长的光(hv₁)照射下，可以改变其分子结构形成化合物 B，而发生颜色变化。化合物B可以在另一波长的光(hv₂)或热(Δ)的作用下恢复原来 的颜色，这一可逆过程就叫光致变色现象。

有机光致变色材料具有广阔的应用前景，与无机材料相比，它具有选择范围大、 响应速度快、易加工、低成本等优点。有机光致变色体系主要包括偶氮类化合物、吡 喃类化合物、螺吡喃类化合物、二芳基乙烯类化合物、俘精酸酐类化合物、螺噁嗪类 化合物和光致变色希夫碱等。

偶氮类化合物作为众多有机光致变色化合物中非常重要的一类，已受到了人们的 广泛关注。尤其是近年来，偶氮类化合物以其独特的光学性质和N＝N双键的顺反异构 特点，与其它物质进行组装，在分子器件、光信息存储、分子印记和固定、光取向等 方面得到了广泛的应用。

目前的研究已将多种偶氮染料(azoic dye，简称AzD)插入代表性层状材料水滑石 (Layered Double Hydroxides，简写为LDHs)层间，通过无机-有机自组装得到了一系列 具有特殊功能的新型材料，而且将AzD插层LDHs后其光热稳定性可以得到明显改善， 也可以达到净化染料污水的目的。但是当AzD进入LDHs层间后，由于其自由空间缩 小，因此不容易进行顺反异构反应，即不易发生光致变色。目前对AzD插层LDHs的 研究仅局限于此，而对具有光致变色功能的AzD-LDHs插层材料尚无人报道。由于 LDHs层板内存在强的共价键作用，而层间则是一种弱的相互作用力(一般是范德华 力)，因此层与层容易被其它分子撑开或剥离，而层板结构不受影响。因此，将偶氮染 料LDHs进行剥离，破坏LDHs的双层结构，这样便可以发挥偶氮化合物的光致变色 作用，而且变色可逆，可以重复实现，且材料不出现明显的疲劳现象。光是一种清洁 能源，环保安全，通过光致变色，也可以实现光能到机械能的直接转化，避免能量经 多次转化造成的损耗，提高了光能的利用效率。此外，由于单层层板的影响，偶氮化 合物的变色范围将发生明显变化，因而具有独特的光致变色性质，在光致伸缩分子器 件方面有独特的应用价值，也可用于制造各种微结构光机械器件，如光致动继电器、 光致动步进机、光致动声表面波器件和光跟踪传感器等，具有清洁、方便、节能和高 效的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有光致变色功能的偶氮染料插层组装材料；本发明的 另一个目的是提供该插层组装材料的制备方法。

本发明所合成的偶氮染料LDHs的组装材料可简写为：AzD-LDHs，其为超分子 结构，晶体结构为类水滑石材料的晶体结构，其分子式为：

(M²⁺)_1-x(M³⁺)_x(OH)₂(A^n-)_x/n·mH₂O

其中M²⁺是Zn²⁺、Mg²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺中的任何一种，M²⁺优选Zn²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺中的任何一种，更优选Zn²⁺或Mg²⁺。

M³⁺是Al³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、V³⁺、Co³⁺、Ga³⁺、Ti³⁺中的任何一种，M³⁺优选Al³⁺、Co³⁺、 Fe³⁺，更优选Al³⁺。