无机光致变色材料研究进展

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1、科技篇（技术讲座）２０１４年０７月陶瓷Ｃｅｒａｍｉｃｓ·４９·无机光致变色材料研究进展＊焦国豪１，２杨辉１余爱民２张勇２（１浙江大学科研院杭州３１００５８）（２杭州诺贝尔集团有限公司杭州３１１１００）摘要无机光致变色材料具有许多优于有机光致变色材料的优良特性，进而广泛地应用在信息存储、智能窗、太阳镜、传感器、智能开关、国防等诸多领域。笔者综述了无机光致变色材料的研究、发展进程，并对无机光致变色材料的发展趋

2、势进行了展望。关键词光致变色无机功能材料无机光致变色材料中图分类号：ＴＢ３２１文献标识码：Ａ文章编号：１００２－２８７２（２０１４）０７－００４９－０６ＡＲｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅＩｎｏｒｇａｎｉｃＰｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓＪｉａｏＧｕｏｈａｏ１，２，ＹａｎｇＨｕｉ１，ＹｕＡｉｍｉｎ２，ＺｈａｎｇＹｏｎｇ２（１ＴｈｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｃａｄｅｍｙｏｆＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，３１００５８）（２ＨａｎｇｚｈｏｕＮａｂｅｌＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．

3、，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，３１１１００）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｇａｎｉｃｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅｓｏｍｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｖｅｒｏｒｇａｎｉｃｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｎｏｒｇａｎｉｃｐｈｏｔｏ－ｃｈｒｏｍｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅｍａｎｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｓｕｃｈａｓＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｔｏｒａｇｅ，ｓｍａｒｔｗｉｎｄｏｗｓ，ｓｕｎｇｌａｓｓｅｓ，ｓｅｎｓｏｒｓ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｓｗｉｔｃｈ，ｔｈｅｄｅｆｅｎｓｅ

4、，ａｎｄｍａｎｙｏｔｈｅｒａｒｅａｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｉｎｏｒｇａｎｉｃｐｈｏｔｏｃｈｒｏ－ｍｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｉｓａｌｓｏｉｎｖｏｌｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｓｍ；Ｉｎｏｒｇａｎｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ；Ｉｎｏｒｇａｎｉｃｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ前言光致变色（ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｓｍ）现象是指某种化合物Ａ在受到一定波长和强度的光照射时发生了特定的化学反应，获得

5、另一种产物Ｂ，由于产物Ｂ结构的不同而导致其吸收光谱发生明显的变化（颜色发生变化）。而在另一波长的光照射下或热的作用下，产物Ｂ又能恢复到化合物Ａ的形式。这种在光的作用下能发生可逆颜色变化的化合物，称之为光致变色材料［１］。光致变色材料从材料的性质，可分为无机光致变色材料和有机光致变色材料２大类。然而，有机光致变色材料变色反应速率慢、易老化、变色持续时间短、热稳定性能差，这些不足限制了有机光致变色材料的应用。无机光致变色材料具有许多优于有机光致变色材料的特点，如变色反应速率快、抗老化性能强、变色持续时间长、热稳定

6、性能好等优点。无机光致变色材料广泛应用在智能节能玻璃、信息存储、太阳镜、传感器、智能开关、国防等领域，已经成为一种研究热点［１～６］。１无机光致变色玻璃材料的研究目前，无机光致变色材料研究的种类颇多，主要分为无机光致变色玻璃材料和无机光致变色晶体材料２大类。无机光致变色玻璃材料主要是在基质玻璃中添加感光材料，经熔制和热处理后形成。其主要变色机理是感光材料经光照射后，物质结构发生变化，进而吸收光谱及颜色发生明显变化。ＤａｖｉｄＬＭｏｒｓｅ［７］在碱－铝－硼－硅四元玻璃系统中掺入ＣｕＣｌ，熔制了含ＣｕＣｌ光致变

7、色硅酸盐玻璃。研究表明，ＣｕＣｌ光致变色硅酸盐玻璃的初始光透过率为７２％～８６％，经阳光照射后，光透过率降为１４％，样品的吸收光谱较宽，最大值在波长λ＝５８０ｎｍ处，其光致变色机理为Ｃｕ＋光＊作者简介：焦国豪（１９７０－），博士后；主要研究方向为陶瓷材料、功能材料。·５０·陶瓷Ｃｅｒａｍｉｃｓ科技篇（技术讲座）２０１４年０７月解后生成Ｃｕ２＋及Ｃｕ０，Ｃｕ０胶体导致样品变黑；研究还表明，在给定的硅和铝含量

8、的条件下，合适的碱硼比是含ＣｕＣｌ硅酸盐玻璃产生光致变色特性的必要条件。ＳＬＫｒａｅｖｓｋｉｉ［８］研究了添加ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＣｕＣｌ的硅玻璃及硅－硼玻璃光致变色吸收光谱。研究表明，玻璃体存在色心，玻璃表面存在卤族点缺陷，这些色心和卤族点缺陷是导致样品光致变色的主要原因。某些含ＷＯ３三元系统玻璃也具有光致变色性能。ＧａｅｌＰｏｉｒｉｅｒ，等［９］制备了ＮａＰＯ－ＢａＦ－ＷＯ２大类，这２种电子陷