半导体纳米颗粒驱动的可逆光致变色体系由于在信息展示、传感器等领域有着重要的应用价值,因此受到广泛的关注。然而目前发展的具有光还原活性的半导体纳米颗粒主要局限于Ti02类光催化剂,这极大地阻碍了这类光致变色体系的广泛应用。本文中我们设计了一种配体辅助的合成方法,制备含有丰富氧空位的BiOCl超薄纳米片。包覆配体和氧空位能够作为牺牲电子供体,在光照过程中捕获并消耗光生空穴,赋予BiOCl超薄纳米片高的光还原活性,实现光驱动氧化还原染料可逆光致变色。具体研究内容如下:(1)光还原活性BiOCl超薄纳米片的合成本文通过甘露醇和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为共包覆配体辅助的水热法合成了平均尺寸约36nm,厚度约1.4-2.8nm的BiOCl超薄纳米片。通过傅里叶红外光谱仪、电子顺磁共振波谱仪等设备表征证明,BiOCl超薄纳米片表面吸附有大量甘露醇和PVP分子,并存在丰富的氧空位。表面配体和氧空位是实现BiOCl超薄纳米片高光还原活性的关键。(2)BiOCl超薄纳米片/氧化还原染料光致变色性质研究将光还原活性BiOCl超薄纳米片与氧化还原染料结合,实现光驱动氧化还原染料可逆变色。杂化BiOCl超薄纳米片/亚甲基蓝(MB)水溶液在紫外光(UV)下照射40 s,BiOCl产生的光生电子快速转移至MB分子,将其还原成无色状态亚甲基蓝(LMB),溶液颜色消失。空气中的氧气能将LMB逐渐氧化,使其恢复蓝色,所需时间大概为40 min。波长730 nm的近红外光照射能激发LMB的自催化氧化,使恢复时间缩短至15 min。除MB外,BiOCl超薄纳米片还能驱动中性红(NR)在红色和无色间可逆转换。为了提高体系的实用性,将BiOCl超薄纳米片/MB光致变色体系引入聚乙烯醇(PVA)凝胶中,制备得到具有光催化颜色转换属性的柔性凝胶膜。在PVA基底中,BiOCl超薄纳米片和MB具有很好的分散性,其制备的凝胶膜展现出更优异的恢复性能,UV光下照射80 s,凝胶膜褪色,褪色后的凝胶膜自然放置只需18 min颜色便可完全恢复为初始颜色。(3)比色氧气指示器BiOCl超薄纳米片/MB/PVA凝胶膜更快的恢复速率表明其对氧气具有高的灵敏性,具有作为比色氧气指示器的潜力。通过包覆防水聚合物,赋予凝胶膜优异的防水性能,解决了染料泄漏问题。我们进一步将BiOCl超薄纳米片/MB/PVA凝胶膜用于比色氧气指示器,实现肉眼可辨识的特殊环境中氧气泄漏监测,如食品包装等。本文的工作为开发高光还原活性半导体纳米材料开辟了新途径,对丰富和扩展光致变色体系及其应用具有重要意义。