一种杂化铋氯材料及可逆光致变色应用

1.本发明涉及光致变色领域，尤其涉及一种杂化铋氯材料(hhpt)3(bicl6)及其可逆光致变色性能的应用，其中(hhpt)
+
为质子化的2-(4-羟基苯基)噻唑。


背景技术：

2.光致变色指的是某些化合物在一定波长和强度的光作用下分子结构发生变化，从而导致材料对光的吸收峰值，即颜色的相应改变,具有光致变色性能的光功能分子材料，在光学开关、传感和智能信息存储等新材料领域具有巨大的应用前景。其中，杂化金属卤化物，作为一类新兴的高效光致变色材料，在过去20年中，由于性能优异和用途广泛，已经引起广泛关注。
3.近年来，光致变色材料的研究热度不断提高，人们日常生活中采用光致变色材料的产品也越来越多。有机光致变色材料可以很容易地制备成柔性薄膜，然而它们存在诸多缺点，如耐热性和稳定性差，这限制了它们的实际应用。无机光致变色材料具有优异的抗氧化性和热稳定性，但同时存在结构不稳定的缺点。相较于有机和无机光致变色材料，通过将有机和无机杂化，减少各自的局限性对材料性能的影响，正逐渐成为一个富有发展前景的研究方向。铅基杂化光致变色材料一直是人们的研究热点，但是铅具有环境污染性和健康危害等问题，所以，通过用无毒的铋取代铅，为有效解决毒性问题提供了可行的方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种具有可逆光致变色行为的铋氯无机-有机杂化材料，克服传统有机光致变色材料热稳定性差和无机光致变色材料加工困难等不足。此外，使用铋作为无机金属源，解决了铅基钙钛矿材料铅毒性的问题。选取质子化的2-(4-羟基苯基)噻唑为有机阳离子，极大提升了光响应的灵敏性。该材料合成方法简单，材料本身具有低成本、无毒害、光致变色行为可逆等特点。
5.本发明的技术方案包括以下内容：
6.1.一种铋氯无机-有机杂化材料(hhpt)3(bicl6)，式中的(hhpt)
+
表示质子化2-(4-羟基苯基)噻唑。该化合物结晶于单斜晶系中的p21非中心对称空间群，分子结构中包含3个晶体学独立的(hhpt)
+
、1个晶体学独立的bi
3+
及6个cl
–
，每个bi
3+
与独立的6个cl
–
配位形成正八面体型的单核(bicl6)3–
单核簇。
7.2.无机-有机铋氯杂化材料的制备方法，其特征在于：称取摩尔比为1 : 1的bicl3、2-(4-羟基苯基)噻唑，置于体积比为1 : 1的hcl和乙醇混合液中，在溶剂热条件下可得浅黄色条状晶体，即为化合物(hhpt)3(bicl6)。
8.3.如项1所述的无机-有机铋氯杂化材料的用途，其特征在于：该化合物具有高效的可逆光致变色性能，可用于制作光控开关。
9.本发明的有益效果为产物的合成条件简单、易控且无污染，通过在分子水平上进行精准调控，将无机和有机组分的优势性能联合，实现了无机-有机铋氯杂化材料可逆的光
致变色。
附图说明
[0010][0011]
图1为无机-有机铋氯杂化材料(hhpt)3(bicl6)的分子结构图。
[0012]
图2为无机-有机铋氯杂化材料(hhpt)3(bicl6)分子在单胞内沿a轴的空间堆积图。
[0013]
图3为无机-有机铋氯杂化材料(hhpt)3(bicl6)刚合成的粉末衍射花样，均与单晶模拟衍射结果完全吻合。
[0014]
图4为无机-有机铋氯杂化材料(hhpt)3(bicl6)以260, 275, 305, 348 nm为激发波长下发射谱（上）及色坐标（下）。
[0015]
图5为无机-有机铋氯杂化材料(hhpt)3(bicl6)的红外光谱图。
[0016]
图6为无机-有机铋氯杂化材料(hhpt)3(bicl6)的固体紫外吸收光谱。
[0017]
图7为无机-有机铋氯杂化材料(hhpt)3(bicl6)的热重分析图。
[0018]
图8为无机-有机铋氯杂化材料(hhpt)3(bicl6)化合物的变色前后图片。
[0019]
图9为无机-有机铋氯杂化材料(hhpt)3(bicl6)总的及部分dos图。
[0020]
图10为无机-有机铋氯杂化材料(hhpt)3(bicl6)化合物的变色前后uv-vis吸收光谱。
具体实施方式
[0021][0022]
化合物(hhpt)3(bicl6)的合成
[0023]
将0.079 g bicl3和0.044 g 2-(4-羟基苯基)噻唑放入25 ml的聚四氟乙烯内胆中，加入3 ml hcl和3 ml乙醇，然后将聚四氟乙烯内胆放入不锈钢反应釜中，旋紧后放在120 ℃烘箱加热。在此温度下恒温三天后，自然冷却至室温后，得浅黄色条状晶体，即为化合物(hhpt)3(bicl6)。
[0024]
化合物(hhpt)3(bicl6)的可逆光致变色测试
[0025]
室温下在空气中用300 w氙气灯持续照射化合物(hhpt)3(bicl6)，样品在18 小时内显示出浅黄色到橙黄色的颜色变化。将橙黄色变色产物置于黑暗的空气中，3天后样品经历反向转化，回到变色前的浅黄色。


技术特征：
1.一种无机-有机铋氯杂化材料，其特征在于该材料的分子式为(hhpt)3(bicl6)，式中的(hhpt)
+
表示质子化2-(4-羟基苯基)噻唑，化合物结晶于单斜晶系中的p21非中心对称空间群，单胞参数为a = 10.07 (3)
ꢀå
，b=13.49 (3)
ꢀå
，c=12.43 (3)
ꢀå
，α=90 (1)
ꢀº
，β=94.06 (3)
ꢀº
，γ=90 (1)
ꢀº
，分子结构中包含3个晶体学独立的(hhpt)
+
、1个晶体学独立的bi
3+
及6个cl
–
，每个bi
3+
与独立的6个cl
–
配位形成正八面体型的单核(bicl6)3–
单核簇。2. 一种权利要求1所述的无机-有机铋氯杂化材料的制备方法，其特征在于：称取摩尔比为1:1的bicl3和2-(4-羟基苯基)噻唑放入体积比为1:1的hcl和乙醇混合溶液中，在120 ℃溶剂热条件下恒温反应后，自然冷却至室温，得浅黄色条状晶体，即为化合物(hhpt)3(bicl6)。3.一种权利要求1所述的无机-有机铋氯杂化材料的用途，其特征在于：该材料具有可逆的光致变色性能，用于制作光控开关。

技术总结
本发明公开了一种无机-有机铋氯杂化材料及其制备方法和应用。所述的杂化材料分子式为(Hhpt)3(BiCl6)，式中的(Hhpt)


技术研发人员：王婷婕 刘广宁 高城城 唐雪娜 李村成
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/10/6