光致变色材料的原理及其应用领域（理论知识点）

光致变色指的是某些化合物在一定的波长和强度的光作用下分子结构会发生变化，从而导致其对光的吸收峰值即颜色的相应改变，且这种改变一般是可逆的。

不同类型的光致变色材料具有不同的变色机理，尤其是无机光致变色材料的变色机理与有机材料有明显的区别。无机变色材料的变色机理有机变色材料的变色机理（双电荷注入/抽出模型）即在紫外光照射下，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W(VI）捕获，生成W(V），同时光生空穴氧化薄膜内部或表面的还原物种，生成质子H+，注入薄膜内部，与被还原的氧化物结合生成蓝色的钨青铜HxWO3，该蓝色是由于W(V）价带中电子向W(VI）导带跃迁的结果。有机体系的光致变色也往往伴随着许多与光化学反应有关的过程同时发生，从而导致分子结构的某种改变，其反应方式主要包括：价键异构、顺反异构、键断裂、聚合作用、氧化-还原、周环反应等。以偶氮化合物为例，其光致变色效应基于分子中偶氮基-N=N-的顺-反异构反应，通常偶氮化合物顺-反异构体有不同的吸收峰，虽两者一般差值不大，但摩尔消光系数往往相差很大，另外，偶氮化合物还有明显的光偏振效应，即光致变色效果与光的偏振态有关。生物光致变色材料如细菌视紫红质等的感光效应也属于这一类反应机制。（小极化子模型）：光谱吸收是由于不等价的2个钨原子之间的极化子跃迁所产生，即注入电子被局域在W(V）位置上，并对周围的晶格产生极化作用，形成小极化子。入射光子被这些极化子吸收，从一种状态变到另一种状态，可简略表示如下： WA(V)-O-WB(VI）→WA(VI)-O-WB(V) 由于上述变化不会引起材料晶体结构的破坏，因此典型无机材料的光致变色效应具有良好的可逆性和耐疲劳性能。光致变色的应用：（1）信息存储元件。利用光致变色化合物受不同强度和波长光照射时可反复循环变色的特点，可以将其制成计算机的记忆存储兀件，实现信息的记忆与消除过程.其记录信息的密度大得难以想象，而且抗疲劳性能好，能快速写人和擦除信息。这是新型记忆存储材料的一个新的发展方向。

（2）装饰和防护包装材料。光致变色化合物可用作指甲漆、漆雕工艺品、T恤衫、墙壁纸等装饰品。为了适应不同的需要，可将光致变色化合物加入到一般油墨或涂料用的胶粘剂、稀释剂等助剂中混合制成丝网印刷油墨或涂料；还可将光致变色化合物制成包装膜、建筑物的调光玻璃窗、汽车及飞机的屏风玻璃等，防护日光照射，保证安全。

（3）自显影全息记录照相这是利用光致变色材料的光敏性制作的一种新型自显影+法照相技术。在透明胶片等支持体上涂一层很薄的光致变色物质（如螺吡喃、俘精酸醉等），其对可见光不感光，只对紫外光感光，从而形成有色影像。这种成像方法分辨率高，不会发生操作误差，而且影像可以反正录制和消除。

（4）国防上的用途光致变色材料对强光特别敏感，因此可以用来制作强光辐剂量剂。它能测量电离辐射，探测紫外线、X射线、y射线等的剂量。如将其涂在飞船的外部，能快速精确地计量出高辐射的剂量。光致变色材料还可以制成多层滤光器，控制辐射光的强度，防止紫外线对人眼及身体的伤害。如果把高灵敏度的光致变色体系指示屏用于武器上，可记录飞机、军舰的行踪，形成可褪色的暂时痕迹。

光致变色常见材料：名称CAS号螺[1,3,3-三甲基吲哚-苯并二氢吡喃]1485-92-33',3'-三甲基-6-羟基螺环23001-29-8螺[1,3,3-三甲基吲哚-B-苯并二氢吡喃]1592-43-4螺[1,3,3-三甲基吲哚-(6'-溴苯并二氢吡喃)][光致变色化合物]16650-14-9螺[1,3,3-三甲基吲哚-(8'-甲氧基苯并二氢吡喃)]13433-31-3螺[1,3,3-三甲基吲哚-(6'-硝基苯并二氢吡喃)]1498-88-01`,3`-二氢-5`-甲氧基-1`,3`,3`-三甲基-6-硝基螺[2H-1-苯并吡喃并-2,2`-(2H)-吲哚]16331-96-7N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃16111-07-2(±)-1',3',3'-三甲基-6-硝基螺[苯并吡喃-2,2'-吲哚啉]-5',8-二醇1253909-21-5螺旋吡喃1498-89-11'，3'-二氢-1'，3'，3'-三甲基-6,8-二硝基螺[2H-1-苯并吡喃-2,2'-[2H]吲哚]20200-64-0甲基丙烯酸乙酯101490-44-22-(3',3'-二甲基-6-硝基螺[色烯-2,2'-吲哚]-1'-基)乙基甲基丙烯酸酯25952-50-51,3,3-三甲基吲哚-奈谔嗪27333-47-71,3-二氢-1,3,3-三甲基螺[2H-吲哚-2,3`-[3H]菲并[9,10-B](1,4)噁嗪]119980-36-85-氯-1,3-二氢-1,3,3-三甲基螺[2H-吲哚-2,3′-(3H)萘并[2,1-B](1,4)嗪]27333-50-21,3-二氢-1,3,3-三甲基-6'-(1-哌啶基)螺[2H-吲哚-2,3'-[3H]萘并[2,1-B][1,4]恶嗪]114747-45-4太阳光变色粉 3114747-44-31,3-二氢-1,3,3-三甲基-6'-(4-吗啉基)-螺[2H-吲哚-2,3'-[3H]萘并[2,1-B][1,4]恶嗪]114747-48-71,3,3-三甲基螺环[吲哚-2,3'-萘[2,1-b][1,4]恶嗪]-9'-甲基丙烯酸酯117676-30-91-苄基-3,3-二甲基螺环[吲哚-2,3'-萘[2,3-f][1,4]苯并恶嗪]1010875-43-0104088-83-73'，3'-二甲基-1'-辛基螺环（3H-萘[2,1-b][1,4]恶嗪-3,2'-吲哚啉）-9-醇194802-35-21-(2-羟乙基)-3,3-二甲基吲哚啉-6'-硝基苯并螺吡喃16111-07-2螺[1,3,3-三甲基吲哚苯并二氢吡喃][光致变色化合物]1485-92-31,3,3-三甲基吲哚-6'-硝基苯并二氢吡喃并螺烷 [光致变色化合物]1498-88-0螺[1,3,3-三甲基吲哚-(6'-溴苯并二氢吡喃)][光致变色化合物]16650-14-9螺[1,3,3-三甲基吲哚-(8'-甲氧基苯并二氢吡喃)][光致变色化合物]13433-31-31,3,3-三甲基吲哚-β-萘基二氢呋喃[光致变色化合物]1592-43-41,3,3-三甲基吲哚-奈谔嗪27333-47-72,3-二氢-2-螺-4'-[8'-氨基萘-1'(4'H)-酮]呸啶(含 o-型)851768-63-32,3-二氢-2-螺-7'-[8'-亚氨基-7',8'-二氢萘-1'-胺]呸啶851768-62-21-苄基-3,3-二甲基螺环（吲哚-2,3'-{3'H}-萘[2,1-b][1,4]恶嗪）cas102224-43-1四苯基乙烯CAS：632-51-9N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃CAS：16111-07-22-（3'，3'-二甲基-6-硝基螺[色烯-2,2'-吲哚]-1'-基）乙基甲基丙烯酸酯CAS:25952-50-5二芳基乙烯类1,2-双(2,4-二甲基-5-苯基-3-噻吩基)-3,3,4,4,5,5-六氟-1-环戊烯172612-67-82,3-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)马来酸酐112440-47-82,3-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)马来酰亚胺220191-36-61,2-双[2-甲基苯并[b]噻吩-3-基]-3,3,4,4,5,5-六氟-1-环戊烯 (升华提纯)137814-07-4顺-1,2-二氰基-1,2-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)乙烯 1,2-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)-顺-1,2-二氰基乙烯112440-46-7俘精酸酐类(E)-3-(金刚烷-2-亚基)-4-[1-(2,5-二甲基-3-呋喃基)亚乙基]二氢-2,5-呋喃二酮94856-25-4偶氮苯类4,4'-双(癸氧基)-3-甲基偶氮苯1627844-78-34-[双(9,9-二甲基芴-2-基)氨基]偶氮苯883554-70-94,4'-双(己氧基)-3-甲基偶氮苯1440509-03-44,4'-双(十二烷氧基)-3-甲基偶氮苯1440509-01-21,2,3,4,5,6-六-O-[11-[4-(4-己基苯甲氮杂)苯氧基]十一酰]-D-甘露醇1093077-77-0六芳基双咪唑2,2'-双(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑 [光聚合引发剂]7189-82-4螺吡喃类螺[1,3,3-三甲基吲哚-(6'-溴苯并二氢吡喃)] [光致变色化合物]16650-14-9螺[1,3,3-三甲基吲哚-(8'-甲氧基苯并二氢吡喃)] [光致变色化合物]13433-31-31,3,3-三甲基吲哚-6'-硝基苯并二氢吡喃并螺烷 [光致变色化合物]1498-88-0螺[1,3,3-三甲基吲哚苯并二氢吡喃] [光致变色化合物]1',3',3'-三甲基螺[1(2H)-苯并吡喃-2,2'-吲哚]1485-92-31',3'-二氢-8-甲氧基-1',3',3'-三甲基-6-硝基螺[2H-1-苯并吡喃-2,2'-[2H]吲哚]1498-89-11,3,3-三甲基吲哚萘螺恶嗪 [光致变色化合物]27333-47-71,3,3-三甲基吲哚-β-萘基二氢呋喃螺[1,3,3-三甲基吲哚-β-苯并二氢吡喃]1592-43-41-(2-羟乙基)-3,3-二甲基吲哚啉-6'-硝基苯并螺吡喃N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃16111-07-2螺呸啶类2,3-二氢-2-螺-4'-[8'-氨基萘-1'(4'H)-酮]呸啶 (含 o-型)851768-63-32,3-二氢-2-螺-7'-[8'-亚氨基-7',8'-二氢萘-1'-胺]呸啶851768-62-2DCM染料4-(二氰亚甲基)-2-甲基-6-(4-二甲氨基苯乙烯基)-4H-吡喃51325-91-84-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-[2-(2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃51325-95-22-叔丁基-4-(二氰基亚甲基)-6-[2-(1,1,7,7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃200052-70-6二吡咯亚甲基染料[[(4-乙基-3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基)(4-乙基-3,5-二甲基-2H-吡咯-2-亚基)甲基]甲烷](二氟硼烷)131083-16-4[[(4-叔丁基-3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基)(4-叔丁基-3,5-二甲基-2H-吡咯-2-亚基)甲基]甲烷](二氟硼烷)137829-79-9[[(4-丁基-3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基)(4-丁基-3,5-二甲基-2H-吡咯-2-亚基)甲基]甲烷](二氟硼烷)151486-56-54,4-二氟-5,7-二甲基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酸N-琥珀酰亚胺酯146616-66-2[[(3,4,5-三甲基-1H-吡咯-2-基)(3,4,5-三甲基-2H-吡咯-2-亚基)甲基]腈](二氟硼烷)157410-23-6[2-[(甲硫基)(2H-吡咯-2-亚基)甲基]-1H-吡咯](二氟硼烷)892505-41-8[1-[(3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基)(3,5-二甲基-2H-吡咯-2-亚基)甲基]-4-碘苯](二氟硼烷)250734-47-54,4-二氟-1-甲基-3-(4-丙氧基苯乙烯基)-4-硼-3a,4a-二氮1201643-08-44,4-二氟-1,3-二甲基-4-硼-3a,4a-二氮杂对称引达省1,3-二甲基-BODIPY154793-49-4[[(3,5-二甲基-4-硫代-1H-吡咯-2-基)(3,5-二甲基-4-硫代-2H-吡咯-2-亚基)甲基]甲烷](二氟硼烷)二钠盐121461-69-64,4-二氟-5,7-二甲基-4-硼杂-3a,4a-二氮杂-s-引达省-3-丙酸165599-63-3[[(3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基)(3,5-二甲基-2H-吡咯-2-亚基)甲基]甲烷](二氟硼烷) (升华提纯)121207-31-6其他相关产品列表：4-二甲氨基-4'-硝基联苯2143-87-55-硝基尿嘧啶611-08-53-硝基苯胺1999/9/2N-(2,4-二硝基苯基)-L-丙氨酸甲酯10420-63-0(R)-(+)-2-(α-甲基苄氨基)-5-硝基吡啶64138-65-44-甲氧基-4'-硝基联苯2143-90-03-甲基-4-硝基苯胺611-05-2(S)-(-)-N-(5-硝基-2-吡啶基)脯氨醇88374-37-2N-氰甲基-N-甲基-4-硝基苯胺107023-66-5(S)-N-(5-硝基-2-吡啶基)苯基丙氨醇115416-53-02-甲基-4-硝基苯胺99-52-5N-氰甲基-N-甲基-4-硝基苯胺100-15-2对叔丁基杯[4]芳烃60705-62-6杯[4]芳烃74568-07-3对叔丁基杯[6]芳烃78092-53-2对叔丁基杯[8]芳烃68971-82-4杯[6]芳烃96107-95-8杯[8]芳烃82452-93-5C-甲基杯【4】65338-98-916,17-Bis(decyloxy)violanthrone 红外染料71550-33-94-磺基杯[4]芳烃钠盐151657-13-54-叔丁基杯[4]芳烃基-四乙酸四乙酯97600-39-04-对叔丁基杯[8]芳烃八醋酸八乙酯92003-63-94-对叔丁基杯[6]芳烃六乙酸六乙酯92003-62-8对-硝基杯[4]芳烃109051-62-91-氯-2,7-二甲基-3,6-二氮环庚-2,6-二烯高氯酸盐C-甲基杯[4]间苯二酚65338-98-9十一烷基杯[4]间苯二酚847018-76-2C-丙基杯[4]间苯二酚4-甲酰基杯[4]芳烃25,27-二丙氧基-26,28-二羟丁基杯[4]芳烃25,27-二丙氧基杯[4]芳香烃162301-48-64-叔丁基杯[8]芳烃四乙酸4-叔丁基杯[6]芳烃四乙酸4-叔丁基杯[4]芳烃四乙酸叔丁基杯[4]芳烃四[2-（二苯基磷酰基）乙醚]171979-66-12,7-二甲基-3,6-二氮环庚-2,6-二烯高氯酸盐5，12-二（苯乙炔基）丁省18826-29-46,13-二苯并五苯76727-11-29,10-二-β-萘基蒽 [AND]122648-99-12,6-双[6-(1,1-二甲基乙基)-2-萘基]蒽1086103-33-42,6-双[6-甲氧基-2-萘基]蒽1065644-45-2丁省92-24-0并五苯135-48-82,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-phenanthroline [BCP]4733-39-54,7-二苯基-1,10-菲罗啉 [Bphen]1662-01-72-对氨基苯基-5-苯基噻吩82367-01-92，5-二溴噻吩3141-27-3联二噻吩492-97-72-溴噻吩1003-09-44-溴-4’-碘联苯105946-82-55,5’-二溴-2,2’-联噻吩4805-22-55,5”-二溴-2, 2’:5’, 2”-三联苯98057-08-0N,N,N’,N’-四苯基联苯二胺 [TPB]15546-43-7三(4-碘苯)胺 Tris(4-iodophenyl)amine4181-20-89-苯基蒽602-55-14-碘甲苯624-31-7红荧烯517-51-12-氯-9,10-二苯基蒽43217-28-32,9-双(2,6-二异丙基苯基)-5,6,12,13-四[叔丁基苯氧基苝酰亚胺112078-08-71,8-二氯-9,10-二（苯乙炔基）蒽(1,8-dichloroBPEA)51749-83-89,10-二苯基蒽 (DPHA )1499-10-19,10-二（4-甲氧苯基）蒽24672-76-29,10-二（4-乙氧苯基）蒽9,10-二（苯乙炔基）蒽 (BPEA )10075-85-12-甲基-9，10-二苯乙炔基蒽 （MBPEA）51580-23-52-乙基-9,10-二（苯乙炔基）蒽 (EBPEA )53158-83-11-氯-9,10-二（苯乙炔基）蒽 (CBPEA )41105-35-51,5-二氯-9,10-二（苯乙炔基）蒽(1,5-dichloroBPEA)51580-24-62-氯-9,10-二（4-甲氧基苯基）蒽110904-87-5N,N-二丁基-5,6,12,13-四(4-叔丁基苯氧基)- 3,4,9,10-苝二酰亚胺335654-34-7对溴苯甲醚104-92-7对溴苯乙醚588-96-52-氯-9,10-二（4-乙氧基苯基）蒽135965-21-81,6,7,12-四氯-3,4,9,10-四甲酸二酐156028-26-1上述产品仅用于科研哦！