一种具有光致变色性能钼化合物悬浮液的制备方法
【专利摘要】一种具有光致变色性能钼化合物悬浮液的制备方法，本发明涉及具有光致变色性能的悬浮液的制备方法，它为了解决现有制备具有光致变色性能钼化合物的方法工艺复杂，易生成不必要副产物且光致变色性能不敏感的问题。制备方法：一、乙醇或丙酮与蒸馏水混合，制备混合溶液；二、将MoS2块状粉末与混合溶液混合，得到含有MoS2的混合液；三、采用高速剪切乳化仪对混合液进行高速剪切处理；四、对剪切处理后的混合液进行水浴超声处理；五、最后离心处理取上层清液，得到钼化合物悬浮液。本发明制备工艺流程简单，操作易行，得到的钼化合物悬浮液的质量均一稳定，经紫外照射1h，即发生明显的光致变色现象，光致变色性能敏感。
【专利说明】一种具有光致变色性能钼化合物悬淳液的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有光致变色性能的悬浮液的制备方法。
【背景技术】
[0002] 具有光致变色性能的材料可以在受到光源激发后发生颜色的变化。因为光致变色 的性能特点，光致变色材料在功能材料的研究与应用中占有了重要的地位。光致变色材料 主要分为无机光致变色材料和有机光致变色材料。无机光致变色材料主要有以下几类：过 渡金属氧化物，如W0 3、M〇03、Ti02 ;金属齒化物，如Agl ;稀土配合物，金属氧酸盐，金属叠氮 化物等。无机光致变色材料具有优异的光、电、磁性能，高的热稳定性，抗疲劳性等优点。其 中，具有光致变色性能的过渡金属化合物因为其良好的光敏感性、环境稳定性、光学对比度 和可逆致色性，成为了最有应用潜力的光致变色材料。这类氧化物在信息的光存储、图象对 比显示、可变吸收率镜以及高效智能窗上都具有良好的应用前景。
[0003] 钥材料作为过渡金属化合物中的典型代表，在光致变色、电致变色、光致催化、电 致催化方面具有良好的性能和应用潜力。钥的化合物具有光致变色的特点，主要是因为 在紫外光照射下，价带中电子被激发到导带中，产生电子-空穴对，随后光生电子被六价的 Mo ( VI)捕获，生成五价的Mo ( V )，同时如果Mo ( V )所在的环境中存在质子H+，与被还原 的氧化物结合生成蓝色的钥青铜ΗΧΜ〇03。目前，制备具有光致变色钥化合物的方法主要集 中在利用钥盐化学反应合成法制备M〇0 3粉体，或者采用物理气相沉积或化学沉淀法在基 体上沉积薄膜。化学反应合成法需要复杂的合成步骤与设备，且有时原料有微毒或者生成 不必要副产物；基底沉积M〇0 3薄膜也需要复杂的设备，且沉积质量也会因为基体的形状和 性质产生很大波动，导致光致变色性能的不稳定。因此，现在具有光致变色钥化合物的制备 的研究方向主要集中在减少反应过程和设备的复杂度。另外，具有光致变色钥化合物的悬 浮液具有稳定均一的性质，也是研究重点。同时，目前国内外文献对由M 〇S2为原料制备具 有光致变色性能的钥的化合物鲜有报道，对其的研究也有重要的意义。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有制备具有光致变色性能钥化合物的方法工艺复杂，易生成不必要 副产物且光致变色性能不敏感的问题，而提供一种具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制 备方法。
[0005] 本发明具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制备方法按下列步骤实现：
[0006] -、将乙醇或丙酮与蒸馏水混合，制备得到混合溶液；
[0007] 二、将天然六方晶型的MoS2块状粉末与步骤一制备的混合溶液混合，得到含有 M〇S2的混合液；
[0008] 三、采用高速剪切乳化仪对步骤二得到的含有M〇S2的混合液进行高速剪切处理， 得到剪切处理后的混合液；
[0009] 四、对剪切处理后的混合液进行水浴超声处理，得到分散后的混合液；
[0010] 五、以2000r/min?7000r/min的转速对步骤四得到的分散后的混合液离心处理 20?60min，离心后取上层清液，得到具有光致变色性能钥化合物悬浮液；
[0011] 其中步骤三中高速剪切的速率为5000r/min?22000r/min，剪切的时间为 15min ?180min〇
[0012] 本发明具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制备方法主要包含以下优点：
[0013] 1、本发明以M〇S2为原料，利用高速剪切法制备具有光致变色性能的钥化合物悬浮 液，制备原料只有M 〇S2、乙醇或丙酮、蒸馏水。原料简单易得，成本低廉，安全无毒。
[0014] 2、本发明的制备工艺流程简单，操作易行，所用设备均为本领域常规仪器，工艺周 期短，对工艺环境的要求较低。
[0015] 3、本发明制备的具有光致变色性能钥化合物悬浮液的质量均一稳定、光致变色性 能明显、无不必要的副产物。同时，该悬浮液光致变色性能敏感，经紫外照射lh，即发生明显 的光致变色现象，可逆性好，具有良好的环境稳定性。
[0016] 4、本发明制备的具有光致变色性能钥化合物悬浮液应用范围广，可用于制备信息 储存材料、装饰防护材料、探测辐射材料等，在信息、电子、无损检测、航空航天，军事等领域 都有着巨大的应用潜力。同时，制备的光致变色材料以悬浮液形式存在，质量均一，对制备 具有光致变色性能的聚合物基复合材料提供帮助。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是实施例一制备的具有光致变色性能钥化合物悬浮液的吸光度谱图，其中1 代表氧化后悬浮液经紫外线照射24h的吸光曲线，2代表原始钥化合物悬浮液的吸光曲线， 3代表将原始钥化合物悬浮液氧化后的吸光曲线。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0018] 一：本实施方式具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制备方法按下 列步骤实现：
[0019] 一、将乙醇或丙酮与蒸馏水混合，制备得到混合溶液；
[0020] 二、将天然六方晶型的MoS2块状粉末与步骤一制备的混合溶液混合，得到含有 M〇S2的混合液；
[0021] 三、采用高速剪切乳化仪对步骤二得到的含有M〇S2的混合液进行高速剪切处理， 得到剪切处理后的混合液；
[0022] 四、对剪切处理后的混合液进行水浴超声处理，得到分散后的混合液；
[0023] 五、以2000r/min?7000r/min的转速对步骤四得到的分散后的混合液离心处理 20?60min，离心后取上层清液，得到具有光致变色性能钥化合物悬浮液；
[0024] 其中步骤三中高速剪切的速率为5000r/min?22000r/min，剪切的时间为 15min ?180min〇
[0025] 本实施方式步骤三采用高速剪切对具有层状结构的M〇S2块状材料施加强大的剪 切力，使其分层成为片状结构。片状结构的M 〇S2的厚度只有几个纳米，此二维纳米材料具有 独特的量子尺寸效应，被成为"久保理论"。这种量子尺寸效应会使材料在费米能级附近的 电子能级由准连续的状态变为分立状态，而纳米微粒也由于能级改变而产生大的光学三阶 非线性响应，还原及氧化能力增强。在乙醇或丙酮与水形成的溶液中，乙醇或丙酮与水形成 配合物，使溶液具有更强的氧化性。片层状的M〇S2在乙醇或丙酮的水溶液中，同时受到高 速剪切带来的巨大能量，Mo (IV )被氧化成Mo ( V )或Mo ( VI )，具有了光致变色的性能。
【具体实施方式】 [0026] 二：本实施方式与一不同的是步骤一混合溶液中乙醇 或丙酮的体积分数为10%?90%。其它步骤及参数与一相同。
【具体实施方式】 [0027] 三：本实施方式与二不同的是步骤一混合溶液中乙醇 或丙酮的体积分数为30%?70%。其它步骤及参数与二相同。
【具体实施方式】 [0028] 四：本实施方式与一至三之一不同的是步骤二含有 M〇S2的混合液中M〇S2的浓度为10mg/ml?150mg/ml。其它步骤及参数与一 至三之一相同。
【具体实施方式】 [0029] 五：本实施方式与四不同的是步骤二含有MoS2的混合 液中M 〇S2的浓度为80mg/ml?120mg/ml。其它步骤及参数与四相同。
【具体实施方式】 [0030] 六：本实施方式与一至五之一不同的是步骤三高速剪 切处理是以12000r/min?18000r/min的速率剪切50min?80min。其它步骤及参数与具 体实施方式一至五之一相同。
【具体实施方式】 [0031] 七：本实施方式与一至六之一不同的是步骤四超声处 理的功率为100W?280W，超声时间为30min?120min。其它步骤及参数与 一至六之一相同。
【具体实施方式】 [0032] 八：本实施方式与一至七之一不同的是步骤五以 300r/min?4500r/min的转速对步骤四得到的分散后的混合液离心处理30min。其它步骤 及参数与一至七之一相同。
[0033] 实施例一：本实施例具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制备方法按下列步骤实 现：
[0034] 一、将乙醇与蒸馏水混合，制备得到乙醇体积分数为40%的混合溶液；
[0035] 二、将天然六方晶型的MoS2块状粉末与步骤一制备的混合溶液混合，得到MoS 2浓 度为100mg/ml的含有M〇S2的混合液；
[0036] 三、采用高速剪切乳化仪对步骤二得到的含有M〇S2的混合液进行高速剪切处理， 得到剪切处理后的混合液；
[0037] 四、对剪切处理后的混合液以240W的超声功率水浴超声45min，得到分散后的混 合液；
[0038] 五、以4000rpm转速对步骤四得到的分散后的混合液离心处理30min，离心后取上 层清液，得到具有光致变色性能钥化合物悬浮液；
[0039] 其中步骤三中高速剪切的速率为13000r/min，剪切的时间为60min。
[0040] 本实施例制备的具有光致变色性能钥化合物的悬浮液的颜色呈蓝色。将该钥化合 物的悬浮液加少量双氧水氧化，得到淡黄色透明悬浮液。再将该淡黄色透明的悬浮液经紫 外照射24h，发生光致变色现象，得到深蓝色悬浮液。
[0041] 本实施例制备的钥化合物的悬浮液的吸光度谱图见图1所示，其中1是氧化后的 淡黄色透明悬浮液经紫外照射24h得到深蓝色悬浮液，2是制备的原始蓝色悬浮液，3是原 始悬浮液经氧化后得到淡黄色透明悬浮液。
[0042] 本实施例经过紫外线照射发生光致变色的深蓝色悬浮液在可见光波段的最大吸 光度是2. 55CHT1，淡黄色悬浮液在可见光波段的最大吸光度是0. 032CHT1。经光致变色的悬 浮液在可见光波段最大吸光度约是未光致变色悬浮液的80倍，表明该悬浮液具有优异的 光致变色性能。
[0043] 实施例二：本实施例具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制备方法按下列步骤实 现：
[0044] -、将乙醇与蒸馏水混合，制备得到乙醇体积分数为45%的混合溶液；
[0045] 二、将天然六方晶型的MoS2块状粉末与步骤一制备的混合溶液混合，得到MoS 2浓 度为120mg/ml的含有M〇S2的混合液；
[0046] 三、采用高速剪切乳化仪对步骤二得到的含有M〇S2的混合液进行高速剪切处理， 得到剪切处理后的混合液；
[0047] 四、对剪切处理后的混合液以240W的超声功率水浴超声30min，得到分散后的混 合液；
[0048] 五、以3000rpm转速对步骤四得到的分散后的混合液离心处理30min，离心后取上 层清液，得到具有光致变色性能钥化合物悬浮液；
[0049] 其中步骤三中高速剪切的速率为16000r/min，剪切的时间为60min。
[0050] 本实施例制备的具有光致变色性能钥化合物的悬浮液的颜色呈蓝色。将该钥化合 物的悬浮液加少量双氧水氧化，得到淡黄色透明悬浮液。再将该淡黄色透明的悬浮液经紫 外照射lh，发生光致变色现象，得到蓝色悬浮液。
[0051] 本实施例经过紫外线照射发生光致变色的蓝色悬浮液在可见光波段的最大吸光 度是0. 532CHT1，淡黄色悬浮液在可见光波段的最大吸光度是0. 042CHT1。经短时间紫外照射 的光致变色的悬浮液在可见光波段最大吸光度约是未光致变色悬浮液的13倍，表明该钥 化合物悬浮液的光致变色性能敏感。
【权利要求】
1. 一种具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制备方法，其特征在于是按下列步骤实 现： 一、 将乙醇或丙酮与蒸馏水混合，制备得到混合溶液； 二、 将天然六方晶型的M〇S2块状粉末与步骤一制备的混合溶液混合，得到含有M〇S 2的 混合液； 三、 采用高速剪切乳化仪对步骤二得到的含有M〇S2的混合液进行高速剪切处理，得到 剪切处理后的混合液； 四、 对剪切处理后的混合液进行水浴超声处理，得到分散后的混合液； 五、 以2000r/min?7000r/min的转速对步骤四得到的分散后的混合液离心处理20? 60min，离心后取上层清液，得到具有光致变色性能钥化合物悬浮液； 其中步骤三中高速剪切的速率为5000r/min?22000r/min，剪切的时间为15min? 180min〇
2. 根据权利要求1所述的一种具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制备方法，其特征 在于步骤一混合溶液中乙醇或丙酮的体积分数为10 %?90%。
3. 根据权利要求2所述的一种具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制备方法，其特征 在于步骤一混合溶液中乙醇或丙酮的体积分数为30%?70%。
4. 根据权利要求1所述的一种具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制备方法，其特征 在于步骤二含有MoS2的混合液中MoS 2的浓度为10mg/ml?150mg/ml。
5. 根据权利要求4所述的一种具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制备方法，其特征 在于步骤二含有MoS2的混合液中MoS 2的浓度为80mg/ml?120mg/ml。
6. 根据权利要求1所述的一种具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制备方法，其特征 在于步骤三高速剪切处理是以12000r/min?18000r/min的速率剪切50min?80min。
7. 根据权利要求1所述的一种具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制备方法，其特征 在于步骤四超声处理的功率为100W?280W，超声时间为30min?120min。
8. 根据权利要求1所述的一种具有光致变色性能钥化合物悬浮液的制备方法，其特征 在于步骤五以3000r/min?4500r/min的转速对步骤四得到的分散后的混合液离心处理 30min〇
【文档编号】C09K9/00GK104099083SQ201410384282
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】何亚飞, 王荣国, 郝立峰, 陆小龙, 杨帆, 矫维成, 刘文博 申请人:哈尔滨工业大学