三氧化钼的变色效应及其应用研究

作     者：李明骏 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨正文

授予年度：2020年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：热致变色 光诱导热致变色 MoO3:Yb3+ Er3+荧光粉 指纹采集 

摘      要：在变色材料中,无机变色材料凭借其优异的可逆性、耐疲劳性、稳定性在近年来一直是研究热点。MoO具有优异的热致变色、光致变色等变色性能,虽然这些优异的性能引起科研人员的广泛关注和研究,但是因其具有十分巨大的应用潜力,所以新的应用领域不断在增加。在本工作中主要是针对三氧化钼的热致变色和光致变色性能展开研究,在解释其变色机理的基础上,通过稀土元素的掺杂来实现控制样品颜色变化调控上转换发光,另一方面还基于带隙外多波段变色而实现了指纹采集。通过固相法在500℃空气气氛中保温2h制备得到MoO陶瓷,用带隙外不同波段的激光(473nm、532nm、808nm和980nm)照射样品,样品颜色变为蓝色,对其进行热处理之后样品颜色恢复到原始状态,通过控制激光的功率密度和照射时间可以控制样品变色的程度。通过单独施加热刺激进行研究,发现样品也能够变色,因此变色归因于光诱导的热致变色。此变色过程也同样具有优异的可逆性、可重复性和可循环性。基于光诱导的热致变色,在手指按压MoO陶瓷表面并留下汗潜指纹之后,通过不同波段激光照射样品可以显现出蓝色指纹,进而实现指纹的采集。此方法采集到的指纹清晰度高、对比度好,可以进行多次可逆循环反复采集并且指纹着色效果不减弱,在放置360天后指纹图案依然清晰,稳定性高。是一种新型的指纹采集方法,同时也拓宽了变色材料的应用领域。此外,同样用固相法制备得到MoO:Yb,Er荧光粉,将其在还原气氛中再次烧结,样品颜色变为了蓝色,然后再次在空气气氛中烧结,样品颜色又恢复到原始颜色,实现了热致变色。此热致变色现象是由于样品在还原气氛中烧结产生了低价态的Mo和氧空位引起的,而在氧化气氛中元素价态和氧空位恢复到原始状态。原始样品在980nm激光照射下会发出绿光,而在蓝色样品中,发光消失;当颜色恢复后,样品发光也恢复。因此通过调控样品颜色可以实现对上转换发光的调控,并且调控具有可逆性、循环性和可梯度调控性。