[发明专利]一种钛酸盐可逆光致变色材料及其制备方法

说明书

本申请属于无机光致变色功能发光材料技术领域，具体涉及一种钛酸盐可逆光致变色材料及其制备方法。本发明所提供的光致变色材料为Ba_1‑xTi₄O₉:xRe；其中，Re是掺杂到基体材料中的稀土元素，为Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Eu、Yb或Lu；x为Re的掺杂摩尔量，0≤x≤0.1。本发明光致变色材料具有抗疲劳性好的优点，其制备原料成本低，对设备要求不高，制备工艺简单易行，可重复性好，得到的产品稳定性高，可广泛应用于光信息存储、光调控、光学器件材料、感应器、防伪和自显影全息记录照相等领域。

技术领域

本发明属于无机光致变色功能发光材料技术领域，具体涉及一种钛酸盐可逆光致变色材料及其制备方法。

背景技术

光致变色现象是指化合物在受到一定波长的照射后，其颜色会慢慢变为另一种颜色，经过另一种合适波长的再次照射后，又能够慢慢恢复至原来的颜色。人们对变色现象的研究较早，早在十九世纪40年代人们就发现了无机化合物和有机化合物的光致变色现象。二十世纪七十年代，Heller教授等提出了光致变色材料可用于信息存储和光记录，引起了人们对光致变色材料研究的极大兴趣。由于光致变色材料在光信息存储、光调控、光学器件材料、防伪、装饰、感应器和辐射计量计等众多领域具有潜在的应用价值，无机光致变色材料也因此受到越来越多人的关注。

过去对光致变色材料关注的焦点主要集中在有机光致变色材料和无机玻璃光致变色材料领域，并取得相当大的进展。从现有文献和相关报道来看，关于有机光致变色材料和无机玻璃光致变色材料的合成、性能、机理及应用已经比较成熟。有机化合物具有优良的分子裁剪与修饰的优越性，但同时也有坚固性、稳定性不足，易被氧化降解甚至失去变色性能的缺陷。而无机光致变色材料具有较高的稳定性、优良的抗疲劳性和易成型性，正好可以弥补有机光致变色材料的不足，具有非常大的应用前景。目前已报道的一些主要的无机光致变色材料如下：含铁的SrTiO₃和TiO₂(Phys.Rev.Lett.,Vol.21,1331,(1968))，BaMgSiO₄：Eu²⁺(Appl.Phys.Lett.,Vol.97,181905,(2010)),CaAl₂O₄：Eu²⁺,Nd³⁺(Opt.Mater.Express,Vol.3,787,2013,)，ZnGa₂O₄：Bi³⁺(Opt.Mater.Express,Vol.2,1378,(2012))，Sr₂SnO₄：Eu³⁺(Appl.Phys.Lett.,Vol.102,031110,(2013))，Ba₅(PO₄)₃Cl：Eu²⁺(J.Photochem.PhotobiolA,Vol.251,100,(2013)),Zn₂GeO₄:Eu²⁺(Mater.Lett.,Vol.134,187,(2014))，Sr₃YNa(PO₄)₃F:Eu²⁺(J.Mater.Chem.C.Vol.3,9435-9443(2015)),Na_0.5Bi_2.5Nb₂O₉:Re³⁺(Re＝Sm,Pr,Er)(ACS.Appl.Mater.Inter.,Vol.7,25289-25297(2015)),Mg₈GaGe₈O₂₀:Cr³⁺(J.Mater.Chem.C.Vol.4,6614-6625(2016)),Ba₃MgSi₂O₈:Eu²⁺(J.Lumin.173,237-242(2016)),MgGeO₃:Yb³⁺(Light.Sci.Appl.Vol.5,e16124(2016)),Na_0.5Bi_4.5Ti₄O₁₅:Re³⁺(Re＝Sm,Pr,Er)(ACS.Appl.Mater.Inter.,Vol.8,34581-34589(2016))等。然而，迄今为止无机光致变色材料的发展速度却十分缓慢，其种类和颜色变化也十分有限，这在很大程度上限制了无机光致变色材料的应用。而且，上述无机光致变色材料大部分为二价铕离子掺杂的无机化合物，其制备需要在还原气氛下，对设备要求较高且制备困难。