[发明专利]层状光致变色薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了层状光致变色薄膜及其制备方法。本发明的层状光致变色薄膜含有作为主体材料的蒙脱土、以及下述式I所示的阳离子、下述式II所示的季铵阳离子。本发明的层状光致变色薄膜不需要进行聚合，能够简便地获得，并且稳定，不容易发生相分离。

技术领域

本发明涉及光致变色领域，具体地，涉及光致变色薄膜及其制备方法。

背景技术

光致变色分子具有光诱导可逆颜色变化的特点，在光学信息存储、光学开关以及化学传感等领域具有潜在的应用。螺吡喃是常用的有机光致变色分子，光照能够使其发生无色闭环体螺吡喃与有色开环体部花菁之间可逆的结构异构化。通常，螺吡喃分子需分散在主体材料中形成薄膜来进一步应用，例如，专利文献1中公开了将螺吡喃分子分散在高分子单体中然后进行高分子聚合形成的聚合物薄膜。但这种光致变色薄膜的制备方法繁琐，工艺复杂，另外还存在螺吡喃分子浓度低导致光致变色的发光强度弱的缺点，限制了其广泛应用。另外，还公开有将螺吡喃直接分散到作为主体材料的高分子材料中来得到的聚合物薄膜，这样的制备方法虽然简便，但是由于螺吡喃与高分子材料直接没有连接，因此，这样得到的聚合物薄膜存在稳定性差，容易发生相分离等缺点。

专利文献1：CN107099282A

发明内容

为了解决现有技术中光致变色薄膜材料存在的至少部分问题，简便地获得稳定、不容易发生相分离等的光致变色薄膜材料，本发明人进行了深入研究，发现通过本发明的层状光致变色薄膜能够解决至少前述技术问题的某一方面，从而完成了本发明。

本发明提供层状光致变色薄膜及其制备方法。具体地，本发明包括以下内容。

本发明的第一方面，提供一种层状光致变色薄膜，其含有作为主体材料的蒙脱土、以及下述式I所示的阳离子、下述式II所示的季铵阳离子。

本发明的另一方面还提供一种层状光致变色薄膜的制备方法，其包括下述步骤：

将下述式I所示的阳离子的前体和下述式II所示的季铵阳离子的前体与蒙脱土进行离子交换的离子交换步骤。

本发明的层状光致变色薄膜通过将由式I所示的阳离子的前体、式II所示的季铵阳离子的前体、以及蒙脱土经过离子交换而得到。优选地，蒙脱土具有片层结构。本发明中，将蒙脱土与式I所示的阳离子的前体以及式II所示的季铵阳离子的前体混合，蒙脱土中的钾、钠和钙等阳离子与式I所示的阳离子以及式II所示的季铵阳离子进行离子交换而发生插层反应，使得本来呈片层结构的蒙脱土剥离并在其表面固定上式I所示的阳离子，从而能够在作为主体材料的蒙脱土中分散高浓度的光致发光材料。其中，通过在前述混合的过程中含有式II所示的季铵阳离子的前体，能够使得得到的层状光致变色薄膜中式I所示的阳离子的前体的浓度进一步提高，从而增加蒙脱土纳米片与式I所示的阳离子的前体相互作用的活性位点。

本发明的层状光致变色薄膜中含有式I所示的阳离子，在可见光照射下其以闭环体形式存在，层状光致变色薄膜整体呈现为浅黄色；在紫外光或黑暗条件下，其以开环体形式存在，层状光致变色薄膜整体呈现为紫红色。

本发明的层状光致变色薄膜不需要经过现有技术中通常采用的高分子聚合，能够简化工艺流程。并且由于式I所示的阳离子固定在蒙脱土表面，因此与不经过键连直接混合两者而制备得到的光致变色薄膜相比，本发明的层状光致变色薄膜性能稳定，不会发生相分离。

附图说明

图1：实施例1中获得的层状光致变色薄膜的TEM形貌图。

图2：实施例1中获得的层状光致变色薄膜的AFM形貌图。