[发明专利]稀土铌酸盐材料及其制备方法和作为自激发荧光调控光致变色材料的应用

说明书

本发明提供了一种稀土铌酸盐材料，具有化学组成为Ln1_1‑xNbO₄:xLn2；Ln1和Ln2分别为Yb、Er、Ho、Tm、Sm、Er和Y中的两种；0≤x＜1。本发明提供的稀土铌酸盐材料具有自激发荧光调控光致变色性能，且具有的可逆荧光调控光致变色特性，在365nm紫外光辐照下，材料由起始的颜色变为深灰色，在可见光区域存在明显的吸收，同时荧光具有显著的猝灭特性，荧光调控的强度达到99％以上，且响应时间小于1s，是目前报道的光致变色材料的最佳值；在405nm辐照下或200℃～400℃热处理1min～10min条件下，材料的深灰色又可以变回原来的颜色。

技术领域

本发明涉及光致变色技术领域，尤其涉及一种稀土铌酸盐材料及其制备方法和作为自激发荧光调控光致变色的应用。

背景技术

智能化小型化的发展，具有激励响应的材料，在能量转换、显示器件、信息存储等领域具有重要的应用前景，被广泛应用汽车、飞机以及一些电子显示器件等军用和民用领域。基于光诱导的化学和物理反应而产生的光致变色(Photochromism)现象，在特定波长和强度的光辐照下(或热作用下)，通过吸收不同波长的光子后发生电子跃迁，形成两种不同的稳定状态(表示为数字“0”和“1”)，无需经过光热转换直接实现数字式的数据存储。光致变色材料具有可擦写、快响应的特点，在高密度光信息存储(光转换器件和光开关)、新型显示器件、微纳米光机电系统、光通讯、智能识别等领域具有重要的应用前景，成为近年来化学与材料学学科的研究前沿与热点。

目前，具有热稳定性高、变色持续时间长、抗氧化性强，受环境影响小的无机光致变色材料逐渐成为人们探究的焦点。最具代表性的无机光致变色材料是WO₃，比较常见的还有如MoO₃、TiO₂、V₂O₅、Nb₂O₅及其复合氧化物或化合物体系(如Fe/Mo/Ni:SrTiO₃、Cr:Sr₂TiO₄、Ni/Mo:CaTiO₃、Fe/Mo:LiNbO₃、BiWO₄等)。然而，极少数材料体系表现为光致变色下的荧光调控特性，并且普遍存在响应速度慢等缺点，从而限制了它们在光响应器件中的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种自激发荧光调控光致变色材料及其制备方法和用途，具有自激发荧光调控特征，且响应速度快。

本发明提供了一种稀土铌酸盐材料，具有式I所示化学组成

Ln1_1-xNbO₄:xLn2式I；

式I-1中，Ln1和Ln2分别为Yb、Er、Ho、Tm、Sm、Er和Y中的两种；

0≤x＜1。

进一步的，所述Ln1为Yb，x为0。

进一步的，所述Ln1为Er，x为0。

进一步的，所述Ln1为Yb，Ln2为Er、Tm、Ho或Sm，x为0.01～0.5。

本发明提供了上述技术方案所述稀土铌酸盐材料的制备方法，包括以下步骤：

将稀土原料和铌源混合湿磨后干燥，得到原料粉料，所述湿磨的介质为无水乙醇；

将所述原料粉料升温至焙烧温度进行焙烧，降温得到稀土铌酸盐材料，所述焙烧温度不低于800℃。

优选的，所述焙烧后还包括：

将所述焙烧得到的焙烧料湿磨后干燥，得到焙烧粉体；

将所述粉体造粒后成型，得到成型坯体；