安德森型多金属氧酸盐基紫精化合物的合成及其在信息加密与食品新鲜度检测中的应用研究

【字体: 时间:2025年05月30日 来源:Dyes and Pigments 4.1

编辑推荐:

  为解决刺激响应材料在信息加密和食品检测中的应用局限,研究人员在溶剂热条件下合成 4 种安德森型 POM 基紫精化合物(1 - 4)。发现 1、2 具可逆光致变色性,3、4 有热致变色性,还可用于胺检测。为相关领域提供新策略。

  在信息安全与食品质量监测领域,开发兼具高效响应性与多功能性的智能材料一直是研究热点。传统的信息加密技术依赖化学墨水,存在易篡改、不可重复使用等缺陷,而食品新鲜度检测手段如仪器分析成本高、操作复杂,难以实现实时现场监测。多金属氧酸盐(Polyoxometalates,POMs)作为一类具有独特氧化还原特性的金属氧化物簇,其与有机配体结合形成的杂化材料在光、热、电等刺激响应领域展现出巨大潜力,但如何精准调控其响应性能并拓展至实际应用场景仍需深入探索。
为突破上述瓶颈,国内研究人员开展了安德森型 POMs 与紫精配体结合的相关研究,旨在开发集光热响应与化学传感于一体的多功能材料。该研究成果发表在《Dyes and Pigments》上,为刺激响应材料的应用提供了新方向。

研究人员主要采用溶剂热合成技术制备了四种化合物,分别为 (1,3–bcbby)3·(TeMo6O24)?5H2O(1)、(1,3–bcbby)·[M2(H2O)6TeMo6O24](2:M = Zn;3:M = Ni;4:M = Cu),其中 1,3 - bcbby?2Cl 为 1,1’ - 双 (3 - 羧基苄基) - 4,4’ - 联吡啶二氯化物。通过单晶 X 射线衍射确定了化合物的晶体结构,利用紫外 - 可见光谱(UV - Vis)和电子顺磁共振光谱(EPR)对其光热响应机制进行了分析。

晶体结构研究


单晶 X 射线衍射分析表明,化合物 1 属于 P—1 空间群,其不对称单元由 [TeMo6O24]6-阴离子(TeMo6)、三个 1,3 - bcbby 配体和五个结晶水分子组成。TeMo6具有 D3d对称性,由七个共面八面体构成,六个 {MoO6} 八面体围绕中心 {TeO6} 八面体形成环状结构。化合物 1 通过氢键形成一维超分子链和二维超分子层。同构的化合物 2 - 4 则通过金属离子与 POMs 之间的共价键形成一维无机链,再经氢键作用组装成二维层状结构。

光致变色特性


化合物 1 和 2 在氙灯照射下表现出显著的可逆光致变色性能。紫外 - 可见光谱显示,光照后其吸收峰位置和强度发生明显变化,EPR 光谱证实这一现象归因于紫精自由基的生成。基于此特性,研究人员将 1 和 2 制成无墨可擦打印材料,应用于滤纸上实现信息的加密与擦除。

热致变色特性


化合物 3 和 4 具有良好的热致变色性能,随着温度升高呈现出明显的颜色变化。光谱分析表明,温度变化引起紫精配体的电子状态改变,进而导致颜色差异,为温度敏感型材料的设计提供了参考。

胺响应特性


当四种化合物暴露于含氨、乙二胺或二亚乙基三胺的气氛中时,均表现出独特的颜色变化。其中,化合物 2 被制成便携式胺检测试纸,通过试纸颜色变化可实时检测猪肉的新鲜度,为食品新鲜度的现场快速检测提供了便捷方法。

研究总结了四种安德森型 POM 基紫精化合物的合成及其在光热响应和化学传感中的应用。化合物 1 和 2 的可逆光致变色性能使其在无墨可擦打印领域具有应用价值,3 和 4 的热致变色特性拓展了温度响应材料的范围,而它们对胺类物质的敏感颜色变化则为食品新鲜度检测提供了新工具。紫外 - 可见光谱和 EPR 光谱分析证实,紫精自由基的生成是导致颜色变化的关键机制。该研究不仅丰富了 POMs 基杂化材料的功能特性,还为信息加密技术和食品质量监测提供了创新解决方案,推动了刺激响应材料在跨学科领域的实际应用,具有重要的科学意义和实用价值。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号