[发明专利]一种二苯胺磺酸根插层水滑石材料的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于无机有机复合功能材料制备技术领域，特别是提供了一种二苯胺磺酸根插层水滑石材料，及其作为氧化还原变色材料和电致变色材料的应用。

背景技术

由于在电致变色、显示、军事等领域的广泛应用，电致变色材料被认为是最有应用前景的智能材料之一。聚苯胺类导电聚合物由于具有易加工、易质子酸掺杂、颜色变化丰富等优点，是最典型的电致变色材料之一。有机/无机复合导电聚合物材料的良好稳定性及成膜性等特性使其在电致变色材料中具有非常大的应用前景。二苯胺磺酸钠是一种可溶性苯胺，具有良好的氧化还原性和水溶性，在分析化学中用作氧化还原指示剂和某些测定的显色剂，其聚合物有着良好的导电能力，在电池制造、传感器及微电子等领域具有潜在的应用和研究价值。但是对二苯胺磺酸钠的研究仅仅局限于用于氧化还原指示剂，这大大限制了二苯胺磺酸钠的应用价值。

层状复合金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,简写为LDHs)是一类典型的阴离子型层状材料，是带正电的二维氢氧化物层板与层间阴离子通过静电相互作用有序堆积形成三维晶体结构，二价和三价金属离子的氢氧化物相互间高度分散并以离子键构成主体层板，层间阴离子有序排布，以静电力平衡主体层板电荷，整体呈现电中性。LDHs主体层板内的二价及三价金属离子的种类、比例和分布以及插层分子均可以人为调控，因此可以设计合成多种功能性复合材料。

因此，若将二苯胺磺酸根阴离子作为客体引入层状材料水滑石的层间，形成无机/有机复合物，可实现二苯胺磺酸根阴离子的固化，可以研究它的氧化还原的变色性能。目前，将二苯胺磺酸根阴离子引入层状材料水滑石层间并对其氧化还原的变色性能的研究至今还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种二苯胺磺酸根插层水滑石材料，该材料被氧化后呈红色，还原后无色，且具有良好的可逆性，可作为氧化还原变色材料和电致变色材料的应用。

本发明的技术方案：采用水热反应，利用NaOH作为碱试剂，通过共沉淀的方法插层得到均匀分散于水滑石层间的二苯胺磺酸根阴离子插层水滑石的复合材料。该材料能充分利用水滑石层间的空间限域作用，实现客体的固定化，得到可作为氧化还原变色材料，或者作为电致变色材料的应用。

本发明所述的二苯胺磺酸根插层水滑石材料的化学式为：[(M²⁺)_1-x(M³⁺)_x(OH)₂]^x+(A^-)_x·mH₂O，其中0.1≤x≤0.33，m＝3-6为层间结晶水分子数，M²⁺代表二价金属阳离子，M³⁺代表三价金属阳离子，A^-代表二苯胺磺酸根阴离子；该材料的晶体结构为类水滑石材料的晶体结构，二苯胺磺酸根阴离子插入水滑石层间构成均匀分散的二苯胺磺酸根阴离子插层的超分子层状复合发光材料。

本发明所述的二苯胺磺酸根插层水滑石材料的制备方法为：

Ⅰ.配制可溶二价金属盐、可溶三价金属盐和二苯胺磺酸盐的混合溶液A，其中二价、三价金属阳离子摩尔比M²⁺/M³⁺＝(1-3):1，二价金属阳离子浓度为0.02-0.06M，二苯胺磺酸根的浓度为0.01-0.03M；

Ⅱ.配制浓度为0.5-1M的NaOH溶液，将该NaOH溶液通过恒压漏斗，在氮气保护条件下向混合溶液A中缓慢滴加至pH值为9.5-11.0，搅拌20-40min后，将得到的浆液转移到高压反应釜中，置于110-140℃的烘箱内反应20-40小时；

Ⅲ.将步骤Ⅱ中的反应产物分别用去CO₂去离子水和乙醇离心洗涤至中性，将离心得到的滤饼在50-70℃温度范围内真空干燥6-10小时，即得到二苯胺磺酸根插层水滑石复合材料。

所述的二价金属阳离子M²⁺为Mg²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺或Ca²⁺，三价金属阳离子M³⁺为Al³⁺或Fe³⁺。

所述的可溶二价金属盐为镁、镍、钴、锌、钙的硝酸盐或氯化盐。

所述的可溶三价金属盐为铝、铁的硝酸盐或氯化盐。

所述的二苯胺磺酸盐为二苯胺磺酸钠或二苯胺磺酸钡。