一種具有光致變色性能鉬化合物懸浮液的制備方法
【專利摘要】一種具有光致變色性能鉬化合物懸浮液的制備方法，本發(fā)明涉及具有光致變色性能的懸浮液的制備方法，它為了解決現(xiàn)有制備具有光致變色性能鉬化合物的方法工藝復(fù)雜，易生成不必要副產(chǎn)物且光致變色性能不敏感的問題。制備方法：一、乙醇或丙酮與蒸餾水混合，制備混合溶液；二、將MoS2塊狀粉末與混合溶液混合，得到含有MoS2的混合液；三、采用高速剪切乳化儀對混合液進(jìn)行高速剪切處理；四、對剪切處理后的混合液進(jìn)行水浴超聲處理；五、最后離心處理取上層清液，得到鉬化合物懸浮液。本發(fā)明制備工藝流程簡單，操作易行，得到的鉬化合物懸浮液的質(zhì)量均一穩(wěn)定，經(jīng)紫外照射1h，即發(fā)生明顯的光致變色現(xiàn)象，光致變色性能敏感。
【專利說明】一種具有光致變色性能鉬化合物懸淳液的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有光致變色性能的懸浮液的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 具有光致變色性能的材料可以在受到光源激發(fā)后發(fā)生顏色的變化。因?yàn)楣庵伦兩?的性能特點(diǎn)，光致變色材料在功能材料的研究與應(yīng)用中占有了重要的地位。光致變色材料 主要分為無機(jī)光致變色材料和有機(jī)光致變色材料。無機(jī)光致變色材料主要有以下幾類：過 渡金屬氧化物，如W0 3、M〇03、Ti02 ;金屬齒化物，如Agl ;稀土配合物，金屬氧酸鹽，金屬疊氮 化物等。無機(jī)光致變色材料具有優(yōu)異的光、電、磁性能，高的熱穩(wěn)定性，抗疲勞性等優(yōu)點(diǎn)。其 中，具有光致變色性能的過渡金屬化合物因?yàn)槠淞己玫墓饷舾行?、環(huán)境穩(wěn)定性、光學(xué)對比度 和可逆致色性，成為了最有應(yīng)用潛力的光致變色材料。這類氧化物在信息的光存儲、圖象對 比顯示、可變吸收率鏡以及高效智能窗上都具有良好的應(yīng)用前景。
[0003] 鑰材料作為過渡金屬化合物中的典型代表，在光致變色、電致變色、光致催化、電 致催化方面具有良好的性能和應(yīng)用潛力。鑰的化合物具有光致變色的特點(diǎn)，主要是因?yàn)?在紫外光照射下，價(jià)帶中電子被激發(fā)到導(dǎo)帶中，產(chǎn)生電子-空穴對，隨后光生電子被六價(jià)的 Mo ( VI)捕獲，生成五價(jià)的Mo ( V )，同時(shí)如果Mo ( V )所在的環(huán)境中存在質(zhì)子H+，與被還原 的氧化物結(jié)合生成藍(lán)色的鑰青銅ΗΧΜ〇03。目前，制備具有光致變色鑰化合物的方法主要集 中在利用鑰鹽化學(xué)反應(yīng)合成法制備M〇0 3粉體，或者采用物理氣相沉積或化學(xué)沉淀法在基 體上沉積薄膜?；瘜W(xué)反應(yīng)合成法需要復(fù)雜的合成步驟與設(shè)備，且有時(shí)原料有微毒或者生成 不必要副產(chǎn)物；基底沉積M〇0 3薄膜也需要復(fù)雜的設(shè)備，且沉積質(zhì)量也會因?yàn)榛w的形狀和 性質(zhì)產(chǎn)生很大波動(dòng)，導(dǎo)致光致變色性能的不穩(wěn)定。因此，現(xiàn)在具有光致變色鑰化合物的制備 的研究方向主要集中在減少反應(yīng)過程和設(shè)備的復(fù)雜度。另外，具有光致變色鑰化合物的懸 浮液具有穩(wěn)定均一的性質(zhì)，也是研究重點(diǎn)。同時(shí)，目前國內(nèi)外文獻(xiàn)對由M 〇S2為原料制備具 有光致變色性能的鑰的化合物鮮有報(bào)道，對其的研究也有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有制備具有光致變色性能鑰化合物的方法工藝復(fù)雜，易生成不必要 副產(chǎn)物且光致變色性能不敏感的問題，而提供一種具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制 備方法。
[0005] 本發(fā)明具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制備方法按下列步驟實(shí)現(xiàn)：
[0006] -、將乙醇或丙酮與蒸餾水混合，制備得到混合溶液；
[0007] 二、將天然六方晶型的MoS2塊狀粉末與步驟一制備的混合溶液混合，得到含有 M〇S2的混合液；
[0008] 三、采用高速剪切乳化儀對步驟二得到的含有M〇S2的混合液進(jìn)行高速剪切處理， 得到剪切處理后的混合液；
[0009] 四、對剪切處理后的混合液進(jìn)行水浴超聲處理，得到分散后的混合液；
[0010] 五、以2000r/min?7000r/min的轉(zhuǎn)速對步驟四得到的分散后的混合液離心處理 20?60min，離心后取上層清液，得到具有光致變色性能鑰化合物懸浮液；
[0011] 其中步驟三中高速剪切的速率為5000r/min?22000r/min，剪切的時(shí)間為 15min ?180min〇
[0012] 本發(fā)明具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制備方法主要包含以下優(yōu)點(diǎn)：
[0013] 1、本發(fā)明以M〇S2為原料，利用高速剪切法制備具有光致變色性能的鑰化合物懸浮 液，制備原料只有M 〇S2、乙醇或丙酮、蒸餾水。原料簡單易得，成本低廉，安全無毒。
[0014] 2、本發(fā)明的制備工藝流程簡單，操作易行，所用設(shè)備均為本領(lǐng)域常規(guī)儀器，工藝周 期短，對工藝環(huán)境的要求較低。
[0015] 3、本發(fā)明制備的具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的質(zhì)量均一穩(wěn)定、光致變色性 能明顯、無不必要的副產(chǎn)物。同時(shí)，該懸浮液光致變色性能敏感，經(jīng)紫外照射lh，即發(fā)生明顯 的光致變色現(xiàn)象，可逆性好，具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性。
[0016] 4、本發(fā)明制備的具有光致變色性能鑰化合物懸浮液應(yīng)用范圍廣，可用于制備信息 儲存材料、裝飾防護(hù)材料、探測輻射材料等，在信息、電子、無損檢測、航空航天，軍事等領(lǐng)域 都有著巨大的應(yīng)用潛力。同時(shí)，制備的光致變色材料以懸浮液形式存在，質(zhì)量均一，對制備 具有光致變色性能的聚合物基復(fù)合材料提供幫助。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是實(shí)施例一制備的具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的吸光度譜圖，其中1 代表氧化后懸浮液經(jīng)紫外線照射24h的吸光曲線，2代表原始鑰化合物懸浮液的吸光曲線， 3代表將原始鑰化合物懸浮液氧化后的吸光曲線。

【具體實(shí)施方式】

【具體實(shí)施方式】 [0018] 一：本實(shí)施方式具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制備方法按下 列步驟實(shí)現(xiàn)：
[0019] 一、將乙醇或丙酮與蒸餾水混合，制備得到混合溶液；
[0020] 二、將天然六方晶型的MoS2塊狀粉末與步驟一制備的混合溶液混合，得到含有 M〇S2的混合液；
[0021] 三、采用高速剪切乳化儀對步驟二得到的含有M〇S2的混合液進(jìn)行高速剪切處理， 得到剪切處理后的混合液；
[0022] 四、對剪切處理后的混合液進(jìn)行水浴超聲處理，得到分散后的混合液；
[0023] 五、以2000r/min?7000r/min的轉(zhuǎn)速對步驟四得到的分散后的混合液離心處理 20?60min，離心后取上層清液，得到具有光致變色性能鑰化合物懸浮液；
[0024] 其中步驟三中高速剪切的速率為5000r/min?22000r/min，剪切的時(shí)間為 15min ?180min〇
[0025] 本實(shí)施方式步驟三采用高速剪切對具有層狀結(jié)構(gòu)的M〇S2塊狀材料施加強(qiáng)大的剪 切力，使其分層成為片狀結(jié)構(gòu)。片狀結(jié)構(gòu)的M 〇S2的厚度只有幾個(gè)納米，此二維納米材料具有 獨(dú)特的量子尺寸效應(yīng)，被成為"久保理論"。這種量子尺寸效應(yīng)會使材料在費(fèi)米能級附近的 電子能級由準(zhǔn)連續(xù)的狀態(tài)變?yōu)榉至顟B(tài)，而納米微粒也由于能級改變而產(chǎn)生大的光學(xué)三階 非線性響應(yīng)，還原及氧化能力增強(qiáng)。在乙醇或丙酮與水形成的溶液中，乙醇或丙酮與水形成 配合物，使溶液具有更強(qiáng)的氧化性。片層狀的M〇S2在乙醇或丙酮的水溶液中，同時(shí)受到高 速剪切帶來的巨大能量，Mo (IV )被氧化成Mo ( V )或Mo ( VI )，具有了光致變色的性能。

【具體實(shí)施方式】 [0026] 二：本實(shí)施方式與一不同的是步驟一混合溶液中乙醇 或丙酮的體積分?jǐn)?shù)為10%?90%。其它步驟及參數(shù)與一相同。

【具體實(shí)施方式】 [0027] 三：本實(shí)施方式與二不同的是步驟一混合溶液中乙醇 或丙酮的體積分?jǐn)?shù)為30%?70%。其它步驟及參數(shù)與二相同。

【具體實(shí)施方式】 [0028] 四：本實(shí)施方式與一至三之一不同的是步驟二含有 M〇S2的混合液中M〇S2的濃度為10mg/ml?150mg/ml。其它步驟及參數(shù)與一 至三之一相同。

【具體實(shí)施方式】 [0029] 五：本實(shí)施方式與四不同的是步驟二含有MoS2的混合 液中M 〇S2的濃度為80mg/ml?120mg/ml。其它步驟及參數(shù)與四相同。

【具體實(shí)施方式】 [0030] 六：本實(shí)施方式與一至五之一不同的是步驟三高速剪 切處理是以12000r/min?18000r/min的速率剪切50min?80min。其它步驟及參數(shù)與具 體實(shí)施方式一至五之一相同。

【具體實(shí)施方式】 [0031] 七：本實(shí)施方式與一至六之一不同的是步驟四超聲處 理的功率為100W?280W，超聲時(shí)間為30min?120min。其它步驟及參數(shù)與 一至六之一相同。

【具體實(shí)施方式】 [0032] 八：本實(shí)施方式與一至七之一不同的是步驟五以 300r/min?4500r/min的轉(zhuǎn)速對步驟四得到的分散后的混合液離心處理30min。其它步驟 及參數(shù)與一至七之一相同。
[0033] 實(shí)施例一：本實(shí)施例具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制備方法按下列步驟實(shí) 現(xiàn)：
[0034] 一、將乙醇與蒸餾水混合，制備得到乙醇體積分?jǐn)?shù)為40%的混合溶液；
[0035] 二、將天然六方晶型的MoS2塊狀粉末與步驟一制備的混合溶液混合，得到MoS 2濃 度為100mg/ml的含有M〇S2的混合液；
[0036] 三、采用高速剪切乳化儀對步驟二得到的含有M〇S2的混合液進(jìn)行高速剪切處理， 得到剪切處理后的混合液；
[0037] 四、對剪切處理后的混合液以240W的超聲功率水浴超聲45min，得到分散后的混 合液；
[0038] 五、以4000rpm轉(zhuǎn)速對步驟四得到的分散后的混合液離心處理30min，離心后取上 層清液，得到具有光致變色性能鑰化合物懸浮液；
[0039] 其中步驟三中高速剪切的速率為13000r/min，剪切的時(shí)間為60min。
[0040] 本實(shí)施例制備的具有光致變色性能鑰化合物的懸浮液的顏色呈藍(lán)色。將該鑰化合 物的懸浮液加少量雙氧水氧化，得到淡黃色透明懸浮液。再將該淡黃色透明的懸浮液經(jīng)紫 外照射24h，發(fā)生光致變色現(xiàn)象，得到深藍(lán)色懸浮液。
[0041] 本實(shí)施例制備的鑰化合物的懸浮液的吸光度譜圖見圖1所示，其中1是氧化后的 淡黃色透明懸浮液經(jīng)紫外照射24h得到深藍(lán)色懸浮液，2是制備的原始藍(lán)色懸浮液，3是原 始懸浮液經(jīng)氧化后得到淡黃色透明懸浮液。
[0042] 本實(shí)施例經(jīng)過紫外線照射發(fā)生光致變色的深藍(lán)色懸浮液在可見光波段的最大吸 光度是2. 55CHT1，淡黃色懸浮液在可見光波段的最大吸光度是0. 032CHT1。經(jīng)光致變色的懸 浮液在可見光波段最大吸光度約是未光致變色懸浮液的80倍，表明該懸浮液具有優(yōu)異的 光致變色性能。
[0043] 實(shí)施例二：本實(shí)施例具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制備方法按下列步驟實(shí) 現(xiàn)：
[0044] -、將乙醇與蒸餾水混合，制備得到乙醇體積分?jǐn)?shù)為45%的混合溶液；
[0045] 二、將天然六方晶型的MoS2塊狀粉末與步驟一制備的混合溶液混合，得到MoS 2濃 度為120mg/ml的含有M〇S2的混合液；
[0046] 三、采用高速剪切乳化儀對步驟二得到的含有M〇S2的混合液進(jìn)行高速剪切處理， 得到剪切處理后的混合液；
[0047] 四、對剪切處理后的混合液以240W的超聲功率水浴超聲30min，得到分散后的混 合液；
[0048] 五、以3000rpm轉(zhuǎn)速對步驟四得到的分散后的混合液離心處理30min，離心后取上 層清液，得到具有光致變色性能鑰化合物懸浮液；
[0049] 其中步驟三中高速剪切的速率為16000r/min，剪切的時(shí)間為60min。
[0050] 本實(shí)施例制備的具有光致變色性能鑰化合物的懸浮液的顏色呈藍(lán)色。將該鑰化合 物的懸浮液加少量雙氧水氧化，得到淡黃色透明懸浮液。再將該淡黃色透明的懸浮液經(jīng)紫 外照射lh，發(fā)生光致變色現(xiàn)象，得到藍(lán)色懸浮液。
[0051] 本實(shí)施例經(jīng)過紫外線照射發(fā)生光致變色的藍(lán)色懸浮液在可見光波段的最大吸光 度是0. 532CHT1，淡黃色懸浮液在可見光波段的最大吸光度是0. 042CHT1。經(jīng)短時(shí)間紫外照射 的光致變色的懸浮液在可見光波段最大吸光度約是未光致變色懸浮液的13倍，表明該鑰 化合物懸浮液的光致變色性能敏感。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制備方法，其特征在于是按下列步驟實(shí) 現(xiàn)： 一、 將乙醇或丙酮與蒸餾水混合，制備得到混合溶液； 二、 將天然六方晶型的M〇S2塊狀粉末與步驟一制備的混合溶液混合，得到含有M〇S 2的 混合液； 三、 采用高速剪切乳化儀對步驟二得到的含有M〇S2的混合液進(jìn)行高速剪切處理，得到 剪切處理后的混合液； 四、 對剪切處理后的混合液進(jìn)行水浴超聲處理，得到分散后的混合液； 五、 以2000r/min?7000r/min的轉(zhuǎn)速對步驟四得到的分散后的混合液離心處理20? 60min，離心后取上層清液，得到具有光致變色性能鑰化合物懸浮液； 其中步驟三中高速剪切的速率為5000r/min?22000r/min，剪切的時(shí)間為15min? 180min〇
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制備方法，其特征 在于步驟一混合溶液中乙醇或丙酮的體積分?jǐn)?shù)為10 %?90%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制備方法，其特征 在于步驟一混合溶液中乙醇或丙酮的體積分?jǐn)?shù)為30%?70%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制備方法，其特征 在于步驟二含有MoS2的混合液中MoS 2的濃度為10mg/ml?150mg/ml。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制備方法，其特征 在于步驟二含有MoS2的混合液中MoS 2的濃度為80mg/ml?120mg/ml。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制備方法，其特征 在于步驟三高速剪切處理是以12000r/min?18000r/min的速率剪切50min?80min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制備方法，其特征 在于步驟四超聲處理的功率為100W?280W，超聲時(shí)間為30min?120min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光致變色性能鑰化合物懸浮液的制備方法，其特征 在于步驟五以3000r/min?4500r/min的轉(zhuǎn)速對步驟四得到的分散后的混合液離心處理 30min〇
【文檔編號】C09K9/00GK104099083SQ201410384282
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】何亞飛, 王榮國, 郝立峰, 陸小龍, 楊帆, 矯維成, 劉文博 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)