热致变色材料是一类具有温度记忆功能的智能变色传感材料,材料自身可以感应外界温度的变化并对此做出相应的响应。热致变色材料在外界温度的刺激下会发生颜色的变化,属于新型功能材料,该类材料在温度指示,温度传感,热储能,节能环保的智能窗,热致变色服饰,节能建筑涂层,医疗,军事等领域都具有潜在的应用价值。尽管一些无机化合物,有机化合物,杂化分子化合物,离子液体,复合物等材料均已被报道具有热致变色的性能,但已报道的热致变色材料的种类很少,而且热致变色材料在实际应用中可能受变色温度等条件的限制而无法满足某种特定环境条件的使用需求,因此开发新的热致变色材料对丰富热致变色材料的种类,扩大热致变色材料的使用范围,提升热致变色材料的实用性至关重要。智能材料的发展推动智能化的进步,新型功能材料的开发是智能化发展的前提和基础。本论文的研究领域主要是无机化合物类热致变色传感材料。本论文以无机化合物为研究基础,尝试开发新的无机化合物类热致变色功能材料并通过元素掺杂,过渡金属离子调控等途径调节热致变色材料的变色性能,对材料进行结构分析、性质表征及变色机理的探究。在研究过程中取得的成果如下:1.基于Sm₃Fe₅O₁₂的结构中含有三种阳离子晶位,设计并在Sm₃Fe₅O₁₂主晶格中成功引入Ca²⁺,制备了Ca²⁺掺杂Sm₃Fe₅O₁₂系列样品,并对其进行了性质表征,随着Ca²⁺的掺杂,样品颜色发生了微小的变化,且样品在室温到240^oC的温度范围内呈现出可逆的热致变色现象,当温度从室温升高到240^oC时样品的颜色从墨绿色逐渐变为深棕色。样品的变温X射线衍射分析数据显示不同温度下样品的衍射光谱相一致,这暗示着温度的变化没有引起相变的发生,而晶格参数随着温度的升高逐渐增加,这是高温引起的晶格膨胀所致。2.在Sm₃Fe₅O₁₂主晶格中成功引入Bi³⁺,成功制备了一系列Bi³⁺掺杂的热致变色材料,并且采用不同的合成方法制备了粒径不同的化合物,探究了粒径尺寸对材料性质的影响。我们在固体紫外可见光谱仪和Raman光谱仪中设计了加热控温附件,监测样品在室温至240^oC温度区间内的原位固体紫外可见光谱及原位拉曼光谱的变化。Bi³⁺掺杂Sm₃Fe₅O₁₂材料的带隙随着温度的升高持续减小,同时,材料的晶格参数随着温度的升高线性增加,在以前的研究基础上,总结材料的结构与带隙之间的构效关系,进一步了解材料的变色效应。3.设计并制备了过渡金属元素掺杂多色系列热致变色材料。过渡金属化合物的d-d跃迁所吸收的能量如果在可见光区域化合物会呈现出特定的颜色,并且过渡金属离子的d-d跃迁与其局部晶体场有关。因此可通过改变过渡金属离子的晶体场来影响材料吸收光谱的行为。在以前的研究工作中,我们对铁基石榴石热致变色材料的性质进行了初步的探究。在这个工作中我们设计了以浅色镓基石榴石为基体,对其进行过渡金属元素的掺杂,成功制备了Cr/Mn/Fe/Co掺杂Er₃Ga₅O₁₂系列热致变色材料,材料在室温至460^oC温度范围内呈现出明显的热致变色现象,我们对样品进行了结构分析,性质表征并对其变色机理进行了探究。4.在镓基石榴石材料的制备及性质探究过程中我们观察到材料具有强的耐酸碱腐蚀性能,在这个工作中,我们侧重于对Fe³⁺掺杂Dy₃Ga₅O₁₂材料的耐酸碱腐蚀性能进行探究,我们将样品分别在10%HCl,10%HNO₃,10%H₂SO₄,10%NaOH溶液中浸泡10天,对材料的结构,质量损失及形貌进行了探究。5.已被报道的热致变色材料数量很少,设计开发新的热致变色材料是研究工作中的重点,在这项工作中,我们首次发现了Ca₁₄Zn₆Ga₁₀O₃₅可以作为热致变色材料的基体,在Ca₁₄Zn₆Ga₁₀O₃₅主晶格中成功引入了Cr,Mn,Fe,Co元素,制备了Ca₁₄Zn₆Ga_10-xM_xO₃₅（M=Cr,Mn,Fe,Co）系列热致变色材料,并对其性能进行了探究。