光致变色材料ppt课件.ppt

《光致变色材料ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、光致变色材料PhotochromicMaterial1.材料简介2.材料分类3.变色机理4.材料应用目录/contents第一章材料简介材料简介光致变色原理光致变色（Photochromism）定义为：化合物A与B互为异构体，化合物A受到波长为hυ1的光照射时，其进行特定的光化学反应生成化合物B，此过程中由于其结构发生变化致使吸收光谱及折射率都发生明显改变；而经过另一波长hυ2的光照射或经过热作用，产物B又能回复到A的形式，即某一物质在两种状态之间的可逆变化，A与B对光的吸收明显不同（颜色也不相同）。光致变色材料在光诱导情况下发生的异构化反应示意图材料简介化合物A与B的循环

2、寿命足够长化合物A与B都能稳定存在吸收带在可见光区范围，且响应速度快、灵敏度等光致变色材料真正达到实用化和理想化必须满足的条件材料简介近些年1993年1950年1867年前后Fritsche首次报道了光致变色现象——黄色的并四苯在空气中经光照射后产生一种无色物质，加热后又会生成并四苯，随后，Meer，Phipson等人相继报道了二硝基甲烷的钾盐和一种锌颜料的光致变色现象。Hishberg首次提出用“Photochromism”一词来描述“光致变色现象”，指出光致变色是化学物质在一定的波长和强度光的作用下发生结构上的变化，从而导致其颜色或对光的吸收峰的改变。首届有机光致变色和

3、材料科学国际学术会议在法国召开，宣告了一个在材料、物理及化学科学基础上互相交叉和相互渗透的新学科“光致变色和材料科学”的诞生。光致变色应用领域由以前的分子开关、信息存储，拓展到分子导线、分子马达、生物成像、分子催化、防伪材料以及自显影照相材料等领域1899年Markwald研究了1，4-二氢-2，3，4，4-四氯萘-1-酮在光作用下发生的可逆的颜色变化行为，认为这是一种新的现象并称之为光致变色，光致变色的概念由此诞生。第二章材料分类材料分类有机体系的光致变色过程通常包含着多种有关光化学反应同时进行，从而引起分子的结构发生明显改变，如：电子转移互变异构、键的均裂、键的异裂、顺

4、反异构、氧化还原反应、周环化反应；该种类型材料在变色眼镜、光敏装饰、防伪材料以及数字显示等领域已大量投入使用，其在光计算、光信息存储、分子马达、光开关、光学器件、全息超细显影以及生物探针等领域也具备着相当优越的应用潜能。无机光致变色材料主要涉及到过渡金属氧化物、金属卤化物以及多金属氧酸盐等，其变色原理是金属离子化合价的变化，其变色过程的实现主要包括可逆的氧化还原反应与化合物的分解再结合。该类材料具有热稳定性高、持续时间长以及抗氧化性强等优异特性，所以被广泛用于复合薄膜、半导体、玻璃、晶体以及纳米材料等高科技领域。有机光致变色材料无机光致变色材料第三章变色机理变色机理1.水杨

5、醛缩苯胺类化合物水杨醛缩苯胺类化合物明显特点是具有C=N双键，因此又名光致变色席夫碱。该类化合物属于电子互变异构反应类型，电子会经紫外光照射由氧转移到氮，继而由烯醇式变成酮式，由黄色分子变为红色。水杨醛缩苯胺类化合物的光致变色过程优点：该材料具有很好的抗疲劳性，高达10000次的生色-褪色循环，且响应速度可达皮秒级别。缺点：产物的热稳定性不好，要借助瞬态吸收光谱方可检测到其在溶液中的情况。变色机理2.偶氮苯类化合物偶氮苯类化合物属于非常典型的顺反异构变色，因其特有的超高存储密度与非破坏性信息读出的优异特性，一直备受关注。其光致变色效应基于分子中的-N=N-双键的顺式-反式异

6、构化反应。通常情况下，偶氮化合物顺式反式异构体的吸收峰不同，且反式构型的能量较顺式的略低。偶氮苯化合物一直是染料工业领域的重要着色剂，主要归功于它色彩艳丽、价格低廉、性质稳定等优异特性。含偶氮基元（N=N）材料的独特光响应性使它们在以下领域发挥着巨大的作用：作为存储介质用于光盘数据存储、光学转换和图像存储、自组装单层膜系统、彩色照相影像染料漂白以及全息照相等高科技领域。偶氮苯类化合物的光致变色过程变色机理3.六苯基双咪唑六苯基双咪唑分子经过hυ1的光照射会发生键的均裂，伴随着有色三苯基咪唑自由基的生成，该反应是可逆的，同样经hυ2光照射后自由基再结合回复到六苯基双咪唑分子。

7、六苯基双咪唑的可逆光致变色过程三苯基咪唑自由基的活泼性质使其极易结合空气中的氧，因此大大降低了该光致变色材料的循环次数。变色机理4.螺吡喃类化合物最早被研究的一类有机光致变色材料就是螺吡喃类，其结构是由一个sp3杂化的碳原子将两个芳杂环（其中之一含有吡喃基团）连接而成，该螺环结构无色，吡喃环经紫外光照射后其C-O键发生异裂反应而开环，随后后分子经过旋转形成部花菁结构，此时于断键处形成共轭，由于其共轭结构大量吸收可见光而显色，在另一可见光或热作用下，开环部花菁构型即可回到螺环构型，呈无色。螺吡喃类衍生物的光致变色反应