热致变色材料精选 课件
热致变色
由这三种组分组成的混合物其熔点比醇的熔点低，当外界温度低于该熔点 由这三种组分组成的混合物其熔点比醇的熔点低， 时，混合物呈有色态，但外界温度高于该熔点时，混合物呈无色态。与液 混合物呈有色态，但外界温度高于该熔点时，混合物呈无色态。 晶材料的变色不同，其变色是突变式的而不是连续性的。 晶材料的变色不同，其变色是突变式的而不是连续性的。
在酸性条件下，荧烷类化合物的内酯环开环转变为羧酸分子， 在酸性条件下，荧烷类化合物的内酯环开环转变为羧酸分子，中心碳原子 杂化转变为sp2杂化态，使整个分子形成了大 体系，共轭体系增大， 杂化态， 体系， 由sp3杂化转变为 杂化转变为 杂化态 使整个分子形成了大π体系 共轭体系增大， 荧烷类化合物就由无色变成了又色化合物。 荧烷类化合物就由无色变成了又色化合物。
(H9C4)2N O CH3 NH O O (H9C4)2N O NH O O cl
商品牌号 N-102
商品排号 TH-107
绿色和紫酱色的荧烷类热致变色色素有： 绿色和紫酱色的荧烷类热致变色色素有
(H5C2)2N
O NH O O
(H5C2)2N
O NH O O
绿色
紫酱色
螺吡喃类热致变色色素
螺吡喃类化合物除了光致变色性能外，有些还具有热致变色特性， 螺吡喃类化合物除了光致变色性能外，有些还具有热致变色特性，它们高温 熔融或高沸点溶剂中回流）也会像在光照情况下一样开环显色。 下（熔融或高沸点溶剂中回流）也会像在光照情况下一样开环显色。
无机热致变色材料
某些碘化物，金属络合物，无机复盐等是早期使用的可逆热变色材料， 某些碘化物，金属络合物，无机复盐等是早期使用的可逆热变色材料，变 色温度一般高于1000C,低于 低于1000C的较少见。这类无机化合物多有毒，现 的较少见。 色温度一般高于 低于 的较少见 这类无机化合物多有毒， 已经很少使用。例如： 在常温下是红色的， 已经很少使用。例如：Cu2HgI4，在常温下是红色的，在69.60C时变为暗 时变为暗 紫色， 时变为黑色。 紫色，到70.60C时变为黑色。 时变为黑色 无机化合物发生热致变色的原因有晶体变化，发生化学反应，热分解。 无机化合物发生热致变色的原因有晶体变化，发生化学反应，热分解。
结晶紫内酯为发色剂的热致变色材料制备研究ppt课件
3 结果与讨论
3.1 结晶紫内酯/草酸/硬脂酸体系最佳配比的确定及性能表征
:
通过比较实验1、2，3、4，5、6组数据得到，当发色剂和 显色剂配比固定时，随着溶剂量的增加，复配物的变色温度 在降低；比较1、3、5、7、8、9实验组，当发色剂和溶剂的 比例固定时，随着显色剂比例的增加，复配物颜色逐渐变浅； 1、2,7、8、9组，变色温度高，虽然有复色现象，但复色时 间长，综合变色性能较差；4、5、组，变色温度低，复色 时间适中，变色灵敏性适中，综合性能一般；3、4组复配物 颜色适中，变色过程明显，变色温度低，复色时间短，变色 灵敏性好，而第4组变色性能更为优秀。
4.两种复配物体系中只有溶剂不同，导致其变色温度范围 差别很大，溶剂的熔点直接决定复配物变色温度。综合两 种复配物的变色性能测试结果，以硬脂酸为溶剂的复配物 性能较优。
:
谢谢老师，老师辛苦了！
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:
结论
对以结晶紫内酯为发色剂的热致变色材料的制备及研究，进行了多组实验，得出以 下结论
1.在对以结晶紫内酯、草酸、硬脂酸为原料的热致变色材料复配物的制备实验 中，确定了发色剂、显色剂、溶剂三者的最优质量配比为1:15:2，其变色温度区间 为46.7℃-50.6℃，变色时间为13s,复色时间为81s,样品颜色较鲜艳，变色现象明 显等综合变色性能较好，该复配物是很好的热致变色材料；
以结晶紫内酯为发色剂制得的复配物是最典型的三芳甲烷苯酞类 热致变色材料，同时也是应用最广泛的。
:
2实
2.1 实验试
验
剂 实验中主要试剂如下：
1.结晶紫内酯〔分析纯） 化学式：C26H29N3O2
结构式：
:
2.草酸〔分析纯） 化学式：C2H2O4
低温可逆热致变色材料[NH_3(CH_2)_2NH_3]CuCl_4
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低 温可 逆 热 致 变 色材 料 Ｎ ３（ Ｈ ２ Ｈ ］ ｕ １ ［ Ｈ Ｃ ２） Ｎ ３ Ｃ Ｃ４
岳蓓茵 ， 高艳阳
（ 中北 大学理 学院 ，山 西 太原
摘
００５ ） ３ ０ １
要： 用液相法合成了有机 一 无机杂合物［ Ｈ （ Ｈ ）Ｎ｛］ ｕ１， Ｎ ｃ 。： ｝ Ｃ Ｃ 通过元素分析、Ｒ ３ Ｘ Ｄ对产物进行了表征， 采用 ＤＣ研究 Ｓ
（ Ｌ Ｓ Ａ １ １ Ｅ Ｉ Ｓ Ｉ ｌ ） Ｆ Ａ Ｈ Ｅ １ ２Ｓ Ｒ Ｅ ， ｔ ｙ 。 ａ
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 元素分 析 ．
产物的各元 素分析结果列 于表 １ 。对 照表 １ 知 ， 可 各元素实
种 薪 型 的低 温可 逆 变 色材 料 。
通式为［ Ｎ ， Ｍｉ 的化合物具有层状类钙钛矿结构 ， Ｒ Ｈ］ Ｘ ４ 因其独 １ ３ 表 征 ．
特的固 一固相变引起 的热致变色已被广泛研究 Ｊ如 Ｗｉｅ ， ｌｔ ｌｔ 等人 研究 了 ［ ＣＨ ）Ｎ ２ ２ｕ １ ［ Ｃ ３ ：Ｈ Ｈ ］Ｃ Ｃ４的热 色 （ ｓ Ｈ ］Ｃ Ｃ４ （ Ｈ ）Ｃ Ｎ ３ ２ｕ １ 和 性， 在室温下杂合 物呈亮绿 色， 当加热 到 ４ ３℃时变为 黄色 ， 昌 陈 云 等研究 了［ Ｃ Ｈ ）Ｎ ２ ２ ｕ １ 固相合成和热色性 ， 得 （ ２ ５ ２ Ｈ ］Ｃ Ｃ 的 测 相 变 温度 为 ５ ． ７ ２℃ 。 但 是 有 机 层 为 双 胺 插 层 的 杂 合 物 研 究 较 少， 热色性研究 尚未见报 道。本 文用 液相法 合成 了双胺 插层 的 有机 一 机杂合 物 ［ Ｈ （ Ｈ ）Ｎ Ｃ Ｃ 发现它 在零下温 度 无 Ｎ Ｃ Ｈ ］ ｕ １， 具有 良好 的可逆变 色性 ， 复色速度快 ， 变色 明显 ， 反复性 较好 ， 是
vo2热致变色机理
vo2热致变色机理
VO2热致变色机理。
VO2是一种具有独特性质的过渡金属氧化物，它在温度变化时
表现出引人注目的热致变色特性。
这种材料在室温下是黑色的，但
当温度升高到约68摄氏度时，会突然变成金属光泽的蓝色。
这种热
致变色性质使得VO2在许多领域有着广泛的应用，包括智能窗户、
温度传感器和光学开关等。
VO2的热致变色机理可以追溯到其晶体结构的变化。
在室温下，VO2具有单斜晶体结构，其中金属离子和氧离子的排列方式使得材
料呈现出黑色。
然而，当温度升高时，VO2会经历相变，晶体结构
从单斜相转变为金属相，这导致了材料的颜色从黑色变为蓝色。
这种相变是由于VO2中电子的行为发生了改变。
在室温下，VO2
是一个绝缘体，电子无法自由传导。
但当温度升高时，电子开始在
晶格中移动，使得材料成为了一个金属。
这种电子行为的改变导致
了光学性质的变化，从而呈现出了热致变色的特性。
除了温度，VO2的热致变色还可以受到其他外部因素的影响，
比如压力和化学物质。
这种特性使得VO2成为了一种非常有趣的材料，可以在许多领域中发挥作用。
总的来说，VO2的热致变色机理是由其晶体结构的相变和电子行为的改变所导致的。
这种特性使得VO2在许多应用中具有巨大的潜力，可以为我们的生活带来许多便利和创新。
钙钛矿热致变色窗的相变温度-概述说明以及解释
钙钛矿热致变色窗的相变温度-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在引言部分的概述中，我们将介绍钙钛矿热致变色窗这一新型窗户材料的概念和特点。
随着人们对环境舒适性和能源效率的要求不断增强，窗户作为建筑中的重要元素，也在不断发展和创新。
钙钛矿热致变色窗作为一种新型智能窗户材料，在能源节省和室内舒适性方面具有独特的优势。
钙钛矿热致变色窗具备两种明显的不同颜色，在不同温度下，窗户可以自动调节颜色。
在高温条件下，钙钛矿热致变色窗呈现出一种深色，可有效地吸收热量和阳光辐射，减少室内的热量输入，从而降低室内温度。
而在低温条件下，窗户变为浅色，使得室内辐射热可以更好地逸出，进而保持室内温度的稳定。
除了温度调节的能力，钙钛矿热致变色窗还具有高透光度和低发热性能的特点，可以提供良好的自然光线和舒适的室内环境。
而在冬季，窗户的热阻值也会增加，减少了能量的散失。
钙钛矿热致变色窗的制备方法也相对简单，可以通过溶液法、热蒸发法等常规化学方法来实现。
此外，它还可以与智能化系统相结合，实现自动控制和调节窗户的开合和颜色变化，提高窗户的智能化水平。
在应用领域方面，钙钛矿热致变色窗具有广泛的潜力。
它可以广泛应用于建筑物的外窗、天窗和隔热窗等场景，为建筑物提供更加舒适和节能的环境。
此外，它还可以应用于汽车、航空航天和光电子等领域，为这些领域的发展提供更加可持续和节能的解决方案。
综上所述，钙钛矿热致变色窗作为一种新型智能窗户材料，通过自动调节颜色和控制室内光线和温度，可以实现节能、舒适、智能的室内环境。
在未来的发展中，钙钛矿热致变色窗有望成为建筑领域的重要创新，为提高建筑能效和优化室内环境作出重要贡献。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息：本文主要分为三个部分进行论述：引言、正文和结论。
引言部分主要对钙钛矿热致变色窗进行概述，介绍其基本原理、制备方法和应用领域等内容。
同时，也会阐明本文的目的，即研究钙钛矿热致变色窗的相变温度。
第五章 功能性染料ppt课件
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5.2 热致变色色素
无机热致变色材料的变色机理主要有： 1、晶型转变：
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5.2 热致变色色素
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5.2 热致变色色素
2、热分解分子结构改变机理
含有内结晶水的Cu、Co、Ni等的无机盐类可逆热致 变色材料的变色主要是由物质分子结构改变引起的，即 物质被加热到一定温度时失去结晶水而引起颜色变化， 当冷却时其重新吸收环境中的水汽，逐渐恢复到原来的 颜色。
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5.2.2 有机热致变色材料
三芳甲烷类热致变色色素
(H3C)3N
N(CH3)3
C O CO
N(CH) 33
无色
+ H+ - H+
(H3C)3N
N(CH3)3
CH
COOH
N(CH) 33
蓝色
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5.2.2 有机热致变色材料
荧烷类热致变色色素
+ (C 4H 9)2N
O C l
CO
N
显色剂主要分为无机类和有机类： 无机类主要是一些酸性白土或活性白土以及高岭土、 铝镁硅酸盐类。 常用有机类显色剂主要有：酚羟基化合物及其衍生物， 如双酚A、对羟基苯甲酸苄酯、4-羟基香豆素等；羧基 化合物及其衍生物，如己酸、辛酸、硬脂酸、对苯二甲 酸及一些可以提供质子的路易斯酸等。
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4、有机磷光材料：
有机磷光材料是很有竞争力的发光材料，有广阔的应用前景，他的 研究应该说方兴未艾。主要的磷光材料是卟啉类和重金属铱的配合物 两种。
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5.5 光盘用色素
1、光盘的类型：
热致变色示温材料
热致变色示温材料热致变色材料是一类在热敏条件下，可以发生颜色改变的材料。
当热致变色材料受热时，其晶体结构发生变化，导致光的吸收和散射性质也发生变化，从而出现颜色的变化。
这种特性使得热致变色材料在许多领域中应用非常广泛。
热致变色材料的热敏色变机制可以分为两类，一类是基于化学反应的机制，另一类是基于结构相变的机制。
基于化学反应的热致变色材料主要有铁离子和硫离子等化合物。
当这些材料受热时，其中的化学键发生断裂或形成新的键，导致晶格结构发生变化。
这种变化使得材料的吸收光谱发生改变，从而表现出不同的颜色。
另一类基于结构相变的热致变色材料主要包括液晶和染料聚合物等。
这种材料受热时，其晶体结构发生相变，从有序排列到无序排列。
这种相变导致光的折射率和散射性质的改变，从而表现出不同的颜色。
热致变色材料具有很多优点，例如颜色改变范围广、响应速度快、稳定性好等。
因此，热致变色材料被广泛应用于温度传感器、热敏打印纸等领域。
在温度传感器方面，热致变色材料可以用来制造温度标识贴纸。
这种贴纸上涂有热致变色材料，在不同的温度下显示不同的颜色，可以方便地判断温度的高低。
这种应用在医疗、食品加工和工业控制等领域具有重要的意义。
此外，热致变色材料还可以应用于防伪技术中。
以银行票据为例，热致变色材料可以制作成票据上的图案或标记，只要通过触摸或加热来改变颜色，就可以判断其真伪。
这种应用在保障财产安全和打击伪劣商品方面有着重要的作用。
总体而言，热致变色材料是一类在热敏条件下发生颜色变化的材料。
由于其颜色变化范围广、响应速度快和稳定性好等特点，其应用非常广泛。
无论是温度传感器、热敏打印纸还是防伪技术，热致变色材料都发挥着重要的作用，并为相关领域的发展做出了贡献。
热致变色示温材料
热致变色示温材料现在工业和科学技术的发展要求测温技术简单、快速、方便准确, 新型的示温材料便应运而生, 它们可以用在难以处理的危险地区或暂时不能接近的地方。
国内外研制示温材料多年, 并已取得相当成就, 开发了许多用于示温的在温度变化时颜色产生明显改变的热色性材料。
目前, 科学家们已在无机物、有机物、聚合物以及液晶等各类化合物中发现大量具有热致变色特性的物质, 它们的颜色变化人们通过肉眼即可观察到, 热色性材料主要用于合成新型的可变色颜料或示温涂料。
2 示温涂料示温涂料主要包括相变涂料和色变涂料, 相变涂料大致分为以下几种。
一种是通过选用规定温度下能熔融的结晶物质作温度指示剂, 利用熔融前后涂层颜色发生变化来测定物体表面温度。
某些物质在室温下是固体状态时呈乳白色, 温度升高达到熔点时, 该物质熔化, 变成无色透明状态, 例如硬脂酸盐熔融成无色透明液体, 如果把它们涂到深色物体上, 低于100℃是白色,高于100℃时会呈现物体本来的颜色。
另一种是吸收型, 选用具有固定熔点的热敏物质与有色颜料混合, 达到熔点温度时, 由于有色颜料吸附, 体系颜色发生变化, 达到测温目的。
例如, 二甲基氨苯偶氮苯15份,二氧化钛4.5份,二甲基纤维素2.5份, 水, 于114℃下熔融, 由黄色变为橙色。
还有一些熔融物质, 如脂肪族高级醇类, 脂肪酸类, 氨基酸, 酯、醚等在某一温度发生凝固熔融现象, 控制显色剂成分的电子接受反应, 使其可逆变色; 例如当高级脂肪醇在孔雀绿内酯和4—羟基香豆素混合制成可逆示温涂料时, 其显色消色是随生成物凝固熔融而产生的, 低温时变色剂孔雀绿内酯供给4—羟基香豆素电子而显色, 而在高温时发生熔融, 孔雀绿内酯保留电子而成很淡的颜色。
其变色温度是组成物中熔融性化合物的熔点附近的温度, 熔融性物质是起显色与消色的作用而存在, 能作为熔融性化合物的物质很多, 主要是有机化合物, 其中脂肪族高级醇类更好。
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此外络合物的构型互变中还有八面体到平面型等其他情况。
热致变色机理
4 . 有机化合物中的烯醇酮式互变, 氢迁移 水杨醛席夫碱一般认为邻羟基基团的存在对于热致变色的产生是必要的和关键 的。在热色性物质的两个互变异构中存在一个对温度敏感的平衡。一个是烯醇 式结构, 其中键合的氢是与氧相连的, 另一个是顺式酮的结构, 其中的氢是与氮 相连的。用IR、 14N NQR（核四极共振）的测试方法都证实发生了分子内的氢 迁移, 平衡式如下:
吲哚啉螺苯并吡喃类化合物如A , 加热 时A 由反式苯乙烯型结构向螺环式结构 转变过程如右图:
热致变色机理
6 . 有机分子中的电子转移反应由电子给予体, 电子接受体及溶剂化合物等三部 分组成的可逆热变色有机材料, 通过其电子的转移而吸收或辐射一定波长的光, 表观上便有了颜色的变化。一个典型的电子转移可逆热变色反应如:
热致变色机理
1 . 金属中的原子振动和电子跃迁 当黑色铁块加热时, 随着温度的升高, 发射光逐渐地变化, 其颜色会由黑至微红 至红至黄至白。 这是由于温度的升高, 导致原子振动的加剧，从而使吸收波向 长波方向移动, 使颜色发生变化。
2 . 晶格点阵扩张, 原子间距离改变, 晶体结构的变化 三价铬离子是有颜色的 , 一种三价Cr 与A l、Ga、 M g- A l、 L a-Ga 等的混 合氧化物研究表明, 当加热时这些物质的颜色变化是由于离子晶格膨胀的结果。 在化合物中, 铬子占据八面体或似八面体格点阵, 温度变化时, 它与中心离子的 距离发生变化而导致颜色变化。Ag2HgI4 和Cu2HgI4 的晶型在低温下是β型 式的正四方体构型, 当加热时它们转变成立方体构型(即 α型) , β—α是同素异型 体, 这种同素异型晶格的相互转变使颜色发生变化。
由水杨醛、8-氨基喹啉和氯化铜反应制得的Schiff 碱的金属络合物, 当在45℃ 以下时为绿色, 而加热到 45℃以上时, 成为褐色。这是由于两个氯原子组成的四 元环在加热时其构象的变化和分子振动导致配位场强的变化。
六水合钴在有氯离子存在时是一个绿色的八面体构型, 加热时成为蓝色的四面体 构型。
Co (H2O )2+6 (绿) + 4Cl-=CoCl2-4 (蓝) + 6H2O [NiL2] (NO3)·2H2O (L = N -异丙基-2-甲基丙烷-1, 2-二氨)在加热时先去水 然后由黄变绿, 是发生了四方平面型到八面体构型的构型互变。
Ag 2HgI 4 ： Cu 2HgI 4 ：
黄色 50.7℃ 橘红色 黄色 67.0℃ 蓝色
热致变色现象
早在1926年就报到了无色二-β-萘螺吡喃熔融时呈现蓝紫色，冷却后返回无色 状态。此后人们合成了一系列热致变色的化合物。
Δ
OO
O O
二-β-萘螺吡喃的变色机理涉及无色螺吡喃化合物螺旋碳和环氧裂解所形成平面 型开环形式之间的平衡，有色形式是一种有多种共振结构所稳定的极性结构。
热致变色化合物分类
1 . 无机可逆热色性化合物 无机可逆热色性化合物较少, 早期文献报道的主要是金属及其氧化物、 卤化物, 最近又报道了多种金属氧化物的多晶体及各种金属络合物。主要类别如下:
(1)金属及其氧化物 金属的热色性发现较早, 但种类较少, 仅铜、 银、金等金属及Cu-Zn、 Au-Zn、 A g-Cd、 Au-Cd 等合金(变色温度- 195℃)。最早发现的金属氧化物是氧化铁、 氧化铅、氧化汞等简单化合物。含三价铬离子及A l、Ga、Mg-Al、La-Al-Ga 等多种金属的氧化物都具有从红到紫到绿的连续的热致变色转变现象。
热致变色机理
3 . 络合物配位数、 配位场、 构型的变化
(CH3)2CHNH3CuCl3 低温时含有一对称的桥二聚体的双桥型链, 其构型是一平 面锥型, 升温时,则成为一个三桥链构型, 其构型为平面双锥型。 由于温度的上 升配位数由5增至6。乙酰乙酸乙脂与N,Nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱN′ ,N″ ,N″ -五甲基二乙基三胺的Ni (Ⅱ)络合物在DMF或DMSO中低温时配位数为5, 加热时配位数为6, 颜色随之发 生变化。
热致变色现象
热致变色可以是可逆的也可以是不可逆的。可逆的热致变色是研究的热点和我 们关注的重点。
一个简单的热致变色的例子：
2NO2 (棕色) N2O4 (无色)
NO2在400nm处有很宽的吸收谱带，而N2O4的吸收峰在340nm处。
很多复盐能通过M→L→M'型电荷转移，使得吸收峰波长发生变化，如：
热致变色材料
组长：范美含 报告人：阎昊 组员： 廖洪林 黄绵达 邹星 周佳明 杨昌远 冯原博 褚新景
选题背景
经过小组讨论，我们希望从材料化学在我们日常 生活中的实际应用入手，向大家介绍一类我们可 已实际感知的化学材料
——热致变色材料
光谱和颜色
从微观分子结构的观点来看，分子的 颜色变化和分子吸收光子而发生由低 能级向高能级跃迁所对应的吸收光谱 的位置密切相关。 分子吸收峰一般在可见区 （400~800nm）或紫外区 （200~400nm）。当吸收光谱处在 可见区就显示颜色，其颜色为被吸收 波长光线颜色的补色。
trans-[P t (NH3) 2 (Etd)Cl ]2+(反式3, 8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶铂氨络 合物)在丙酮盐中发生的氢迁移平衡式如下:
热致变色机理
5 . 双键位置的移动, 开环和闭环
对氨基苯基汞双硫腙盐热致变色过程的 红外光谱和动力学研究表明, 发生颜色 变化的主要原因是分子内双键位置的移 动。