專利名稱：發(fā)藍(lán)光的8－羥基喹啉鋁及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁及制備方法，屬有機(jī)電致發(fā)光材料的研究與制取方法的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
有機(jī)電致發(fā)光材料是電子工業(yè)中一種新型發(fā)光材料，常用于有機(jī)電致發(fā)光器件，它具有制備工藝簡單、功耗低、顯示顏色豐富、自主發(fā)光、平板顯示、體積小、厚度薄、低電壓直流驅(qū)動、全固化、視角寬、大面積顯示等優(yōu)點(diǎn)，而且發(fā)光效率高、亮度好、使用壽命長。
8-羥基喹啉鋁是有機(jī)電致發(fā)光器件中最為常用的一種發(fā)綠光的材料，它具有良好的成膜性，采用真空熱蒸鍍膜工藝，能形成均勻致密、無針孔的幾十納米厚的薄膜，而且穩(wěn)定性好，發(fā)光效率高、發(fā)光亮度大、玻璃化溫度較高，制取容易，合成工藝簡單，成本低，產(chǎn)率高，顏色、純度均好，是一種研究比較成熟、可進(jìn)行工業(yè)化制備生產(chǎn)的有機(jī)電致發(fā)光材料，但它只限于發(fā)綠光，發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁目前還是一項(xiàng)科研空白。
在已有的發(fā)藍(lán)蘭的有機(jī)電致發(fā)光材料中主要有有機(jī)金屬螯合物、稀土配合物、三苯聯(lián)胺衍生物和聚合物等，例如8-羥基喹啉鋰、N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)1，1’-聯(lián)苯4，4’-二胺(簡稱TPD)、N，N’-二苯基-N，N’-二(1-萘基)1，1’-聯(lián)苯4，4’-二胺(簡稱NPB)，這些發(fā)藍(lán)光的材料合成與提取都非常困難，收率很低，高純度的提取更難，成本高，很難在工業(yè)領(lǐng)域普及使用。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)的現(xiàn)狀和不足，采用全新的化學(xué)合成方法，合理的化學(xué)物質(zhì)配比、采用化合反應(yīng)、洗滌、過濾、沉淀、真空抽濾、重結(jié)晶、真空加熱、烘干等制備工藝，提取高純度、高質(zhì)量、發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁，以使發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁的制備提取成為可能，以便于在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。
技術(shù)方案本發(fā)明使用的化學(xué)物質(zhì)有8-羥基喹啉晶體、無水醋酸鋁、無水甲醇、丙酮、N，N’-二甲基甲酰胺、吡啶，其組合配比是以克、毫升為計(jì)量單位。
8-羥基喹啉晶體 1.16-120克無水醋酸鋁 0.98-1.02克無水甲醇 145-155毫升丙酮 395-405毫升N，N’-二甲基甲酰胺49-51毫升吡啶 49-51毫升所述化學(xué)物質(zhì)的最佳組合配比是以克、毫升為計(jì)量單位8-羥基喹啉晶體 1.18克無水醋酸鋁 1.00克無水甲醇 100毫升丙酮 400毫升N，N’-二甲基甲酰胺50毫升本發(fā)明的化學(xué)合成制備方法如下1)選取化學(xué)物質(zhì)，進(jìn)行純度處理對組合配比所需的8-羥基喹啉晶體要進(jìn)行真空升華處理，使其成為純度更高的8-羥基喹啉，所需的無水醋酸鋁、無水甲醇、丙酮、N，N’-二甲基甲酰胺、吡啶要進(jìn)行精選和純度控制，保證其純度在99％以上。
2)配制反應(yīng)溶液按最佳組合配比將8-羥基喹啉晶體與無水甲醇進(jìn)行混合溶解，制成8-羥基喹啉甲醇溶液，其濃度為0.04-0.05克/毫升。
按最佳組合配比將無水醋酸鋁與無水甲醇進(jìn)行混合溶解，制成醋酸鋁甲醇溶液，其濃度為0.02 0.03克/毫升。
3)發(fā)綠光的α型8-羥基喹啉鋁的化學(xué)反應(yīng)
①將8-羥基喹啉甲醇溶液倒入圓底四口燒瓶中，用電動攪拌器攪拌，用電熱套進(jìn)行加熱，加熱溫度為60°-70℃。
②將醋酸鋁甲醇溶液通過滴液漏斗緩慢的滴入四口燒瓶中，滴入速度為2-3滴/秒，邊滴入邊攪拌，使其均勻混合，直至滴入完畢。
③醋酸鋁甲醇溶液滴完后，取下滴液漏斗，在四口燒瓶的同一口上換上回流冷凝管，進(jìn)行回流處理，在冷凝管內(nèi)通入流動的循環(huán)水，從四口燒瓶中揮發(fā)出來的甲醇?xì)怏w進(jìn)入回流管，回流管內(nèi)的甲醇?xì)怏w在冷凝管的冷卻作用下，形成液體，通過回流管又重新倒流回到四口燒瓶中。
④在混合反應(yīng)的過程中，通過試管向四口燒瓶中連續(xù)不斷的輸入氮?dú)?、進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，阻止空氣中的氧氣進(jìn)入，用氣體流量計(jì)控制氮?dú)獾臍饬魉俣龋瑲饬魉俣葹?0-40毫升/分鐘。
⑤8-羥基喹啉甲醇溶液與醋酸鋁甲醇溶液化合反應(yīng)的時(shí)間為2-3小時(shí)，反應(yīng)溫度為60°-70℃。
⑥化合反應(yīng)方程式如下 式中OH——羥基N——氮O——氧Al(CH3OO)3——醋酸鋁CH3COOH——醋酸α——綠光型4)發(fā)綠光的α型8-羥基喹啉鋁的提純①過濾、沉淀將化合反應(yīng)溶液，用定性濾紙?jiān)阱F形漏斗中進(jìn)行過濾、沉淀，得到黃綠色的沉淀產(chǎn)物。
②用無水甲醇洗滌、過濾、沉淀將黃綠色的產(chǎn)物置于洗滌容器中，用無水甲醇進(jìn)行洗滌，然后在錐形漏斗中用定性濾紙過濾、沉淀，要重復(fù)進(jìn)行4次，得到純度較高的黃綠色沉淀產(chǎn)物。
③重結(jié)晶處理洗滌、過濾、沉淀完成后，對黃綠色沉淀產(chǎn)物進(jìn)行4次重結(jié)晶處理，每次加入丙酮100毫升，共用丙酮400毫升；根據(jù)8-羥基喹啉易溶解于丙酮，8-羥基喹啉鋁不溶于丙酮的特性，將純度較高的8-羥基喹啉鋁和丙酮倒入三口燒瓶中，然后加熱攪拌，加熱溫度至丙酮的沸點(diǎn)65℃，恒溫、沸騰5-6分鐘，然后趁熱倒入予熱好的布氏漏斗中，布氏漏斗中設(shè)有三層定性濾紙，迅速用真空泵抽濾丙酮沸騰溶液，溶于丙酮的8-羥基喹啉隨抽濾液抽走，不溶于丙酮的8-羥基喹啉鋁留在濾紙上，即得到高純度的8-羥基喹啉鋁。
④烘干重結(jié)晶處理后的產(chǎn)物置于烘干箱中進(jìn)行干燥處理，烘干溫度為70°-80℃，烘干時(shí)間為2小時(shí)，烘干后即得到高純度的發(fā)綠光的黃綠色8-羥基喹啉鋁粉末。
5)發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁的合成將發(fā)綠光的高純度的8-羥基喹啉鋁粉末置于圓底單口燒瓶中，單口燒瓶置于電加熱套上，然后進(jìn)行真空加熱，單口燒瓶內(nèi)的真空度≤0.1兆帕，當(dāng)溫度加熱到370°-390℃時(shí)，恒溫0.5小時(shí)，然后停止加熱，使之緩慢自然冷卻，至常溫20℃±3℃時(shí)，關(guān)閉真空泵，單口燒瓶中的8-羥基喹啉粉末呈灰綠色，灰綠色粉末即為純度較低的發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁。
合成反應(yīng)的化學(xué)方程式如下 式中Al——鋁O——氧N——氮α——綠光型β——藍(lán)光型6)發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁的提純①N，N’-二甲基甲酰胺洗滌將灰綠色的8-羥基喹啉鋁粉末置于洗滌容器中，然后加入N，N’-二甲基甲酰胺25毫升，進(jìn)行洗滌，用磁力攪拌器攪拌，洗滌攪拌時(shí)間為2-3小時(shí)。
②過濾、沉淀將產(chǎn)物粉末與N，N’-二甲基甲酰胺混合成洗滌溶液，置于設(shè)有定性濾紙的錐形漏斗中，進(jìn)行過濾、沉淀，得到純度較高的發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁。
③N，N’-二甲基甲酰胺洗滌、過濾、沉淀要重復(fù)進(jìn)行2次。
④吡啶洗滌將步驟③得到的產(chǎn)物放至洗滌溶器中，置于通風(fēng)櫥內(nèi)，加入吡啶25毫升，進(jìn)行洗滌，用磁力攪拌器攪拌，洗滌、攪拌時(shí)間為2-3小時(shí)。
⑤過濾、沉沉吡啶洗滌后的溶液置于設(shè)有定性濾紙的錐形漏斗中，進(jìn)行過濾、沉淀，得到高純度的發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁。
⑥吡啶洗滌、過濾、沉淀要重復(fù)進(jìn)行2次。
⑦烘干將吡啶洗滌、過濾、沉淀后的產(chǎn)物，置于烘干箱中進(jìn)行干燥處理，烘干溫度為100°-120℃，烘干時(shí)間為2小時(shí)，烘干后得到淺灰綠色的產(chǎn)物粉末，即高純度的發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁。
7)性能檢測對比對化合反應(yīng)得到的淺灰綠色的發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁粉末，要進(jìn)行純度、形態(tài)、色澤、結(jié)構(gòu)、性能檢測，并與黃綠色的發(fā)綠光的α型8-羥基喹啉鋁粉末進(jìn)行對比，用X射線衍射分析儀進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)對比分析，用掃描電鏡進(jìn)行顆粒形貌對比分析，用熒光光譜輻射分析儀進(jìn)行發(fā)光性能對比分析。
8)包裝儲存將發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁粉末裝入棕色透明磨口玻璃器皿中密閉避光儲存，置于干燥、陰涼的環(huán)境中，環(huán)境溫度為20℃±3℃，要嚴(yán)格防水、防潮、防火、防曬、防酸堿侵蝕。
所述的發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁化合反應(yīng)是在真空度≤0.1兆帕的真空加熱容器中進(jìn)行的，真空加熱溫度最低為≥370℃，最高為≤390℃，恒溫、保溫時(shí)間最低為≥25分鐘，最高為≤35分鐘。
所述的8-羥基喹啉鋁化合反應(yīng)的氮?dú)獗Ｗo(hù)，是向化合反應(yīng)容器四口燒瓶中連續(xù)不斷的通過輸氣管輸入氮?dú)?，阻止空氣中的氧氣進(jìn)入，氮?dú)獾臍饬魉俣葹?0-40毫升/分鐘，用氣流速度控制儀控制。
所述的發(fā)綠光的α型8-羥基喹啉鋁、發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁的化合反應(yīng)所使用的化學(xué)物質(zhì)均為無水型，在化合反應(yīng)中不得有水物質(zhì)滲入，在制備提取的全過程中均在無水狀態(tài)下進(jìn)行和完成。
有益效果本發(fā)明與背景技術(shù)相比，使合成發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁成為可能，填補(bǔ)了有機(jī)電致發(fā)光材料8-羥基喹啉鋁發(fā)藍(lán)光的空白，產(chǎn)生了一種新型的發(fā)藍(lán)光的有機(jī)電致發(fā)光材料，8-羥基喹啉鋁材料豐富，來源充足，提取合成方法簡單，只要控制好真空加熱溫度和恒溫時(shí)間，即可獲取發(fā)藍(lán)光的產(chǎn)物粉末，使用設(shè)備少，合成成本低，很容易進(jìn)行工業(yè)化制取，產(chǎn)物純度高，可達(dá)96％以上，可以替代合成難度大、產(chǎn)率少、純度低、價(jià)格昂貴的發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋰、N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-1，1’-聯(lián)苯-4，4’-二胺(簡稱TPD)、N，N’-二苯基-N，N’-二(1-萘基)-1，1’-聯(lián)苯-4，4’-二胺(簡稱NPB)，可廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)及發(fā)光領(lǐng)域，是十分理想的發(fā)藍(lán)光的有機(jī)電致發(fā)光材料。


圖1為發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁制備方法流程2為發(fā)綠光的8-羥基喹啉鋁X射線衍射3為發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁X射線衍射4為發(fā)綠光的8-羥基喹啉鋁與發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁光致發(fā)光圖譜數(shù)據(jù)對比表實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
圖1所示，制備發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁要嚴(yán)格按照制備方法和工藝流程進(jìn)行，各工藝數(shù)值要嚴(yán)格控制，按序操作。
對制備所需的化學(xué)物質(zhì)材料8-羥基喹啉晶體、無水醋酸鋁、無水甲醇、丙酮、N，N’-二甲基甲酰胺、吡啶要嚴(yán)格精選并進(jìn)行純度控制，純度為99％，絕對不能有水物質(zhì)混入，防止生成副產(chǎn)物，從而影響產(chǎn)物的發(fā)光性能，對主要化學(xué)材料8-羥基喹啉要進(jìn)行真空升華處理，以保證其晶體純度更高。
配制化學(xué)反應(yīng)溶液時(shí)，一定要嚴(yán)格按最佳配比進(jìn)行控制，對配制的8-羥基喹啉甲醇溶液，其濃度為0.04-0.05克/毫升，無水醋酸鋁甲醇溶液其濃度為0.02-0.03克/毫升。
發(fā)綠光的8-羥基喹啉鋁的提取是為發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁的提取制備做準(zhǔn)備的，將直接影響發(fā)藍(lán)光的產(chǎn)物制取質(zhì)量，所使用的設(shè)備圓底四口燒瓶、圓底三口燒瓶、圓底單口燒瓶、錐形漏斗、布氏漏斗、洗滌容器、定形濾紙、試管、回流管、燒瓶、磁力攪拌器、電動攪拌器、加熱套、真空泵、通風(fēng)櫥、烘干箱、溫度計(jì)、氣體流量計(jì)等要保持潔凈，不得污染。
過濾沉淀使用的定性濾紙一定要致密性好、均勻、無缺陷，以保證過濾質(zhì)量。
過濾沉淀得到的8-羥基喹啉鋁產(chǎn)物為泥狀或塊狀，烘干后得到的產(chǎn)物為粉末狀。
實(shí)施例1發(fā)綠光的8-羥基喹啉鋁的化合反應(yīng)、提?、倩戏磻?yīng)低純度提取將圓底四口燒瓶置于電熱套上，將8-羥基喹啉甲醇溶液經(jīng)加液口加入四口燒瓶中，然后將分液漏斗置于四口燒瓶上，將醋酸鋁甲醇溶液由分液漏斗緩慢滴入四口燒瓶，滴入速度為2-3滴/秒，然后用電動攪拌器攪拌，邊滴入邊攪拌；同時(shí)在四口燒瓶的另一口插入輸氣管，輸入氮?dú)?，進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，阻止空氣中的氧氣進(jìn)入，用氣體流量計(jì)控制氮?dú)饬髁?，氮?dú)怏w流量為20-40毫升/分鐘；在四口燒瓶的另一口插入甲醇?xì)怏w回流管，電熱套開啟后，加熱溫度為60°-70℃，甲醇會變成氣體蒸發(fā)，經(jīng)回流管向外排出，為了減少甲醇?xì)怏w排出，防止四口燒瓶內(nèi)的混合溶液濃度升高，故對甲醇?xì)怏w用常溫的流動的循環(huán)水進(jìn)行冷凝，使甲醇?xì)怏w冷凝后又回流到四口燒瓶中，使瓶中的混合溶液濃度基本保持不變，保持重量和濃度平衡。
化合反應(yīng)是在60°-70℃的加熱狀態(tài)下完成的，要嚴(yán)格控制其溫度；電動攪拌器要勻速轉(zhuǎn)動，使攪拌均勻；氮?dú)獗Ｗo(hù)要從始至終連續(xù)進(jìn)行，不得間斷，與甲醇冷凝回流要同步進(jìn)行；冷凝水溫隨季節(jié)變化而變化，以能保證冷凝水溫在室內(nèi)流動循環(huán)為宜，能使甲醇?xì)怏w冷凝變成液體后回流暢通。
化合反應(yīng)完成后，可將反應(yīng)后的混合溶液由四口燒瓶中倒出，用設(shè)有定性濾紙的錐形漏斗進(jìn)行過濾、沉淀，得到低純度的沉淀產(chǎn)物。
②無水甲醇洗滌較高純度提取將沉淀產(chǎn)物置于洗滌容器中，用無水甲醇進(jìn)行洗滌，然后用設(shè)有定性濾紙的錐形漏斗進(jìn)行過濾、沉淀，要重復(fù)進(jìn)行洗滌、過濾、沉淀4次，洗滌過濾次數(shù)越高，產(chǎn)物純度越好，要嚴(yán)格控制損耗，沉淀后得到純度較高的發(fā)綠光的8-羥基喹啉鋁產(chǎn)物。
③高純度的發(fā)綠光的8-羥基喹啉鋁的提取丙酮重結(jié)晶法提純處理將圓底三口燒瓶置于電熱套中，通過三口燒瓶的一個(gè)口加入純度較高的8-羥基喹啉鋁，然后加入丙酮液體，成為8-羥基喹啉鋁丙酮共混物，在另一口內(nèi)插入電動攪拌器攪拌，開始加熱，當(dāng)加熱溫度升至65℃時(shí)，三口燒瓶內(nèi)的8-羥基喹啉鋁丙酮共混物沸騰，恒溫5-6分鐘后，在共混物沸騰狀態(tài)下進(jìn)行真空抽濾，真空抽濾是在布氏桶形漏斗中進(jìn)行的，布氏漏斗中設(shè)有三層定性濾紙，并進(jìn)行予熱，將沸騰的共混物通過三口燒瓶的口倒入布氏漏斗中，同時(shí)開動真空泵迅速進(jìn)行抽濾，共混物通過三層定性濾紙抽濾、沉淀，8-羥基喹啉鋁產(chǎn)物留在了定性濾紙上，8-羥基喹啉丙酮溶液經(jīng)真空抽濾進(jìn)入了容器，從而完成了重結(jié)晶提純，由于8-羥基喹啉鋁不溶于丙酮，而8-羥基喹啉溶于丙酮，根據(jù)這一特性，不溶于丙酮的8-羥基喹啉鋁留在定性濾紙上，溶于丙酮的8-羥基喹啉隨丙酮液體濾至容器內(nèi)，留在定性濾紙上的產(chǎn)物即是高純度的8-羥基喹啉鋁，重結(jié)晶法提純要重復(fù)進(jìn)行4次，次數(shù)越多，純度越好，要注意減少損耗。
重結(jié)晶提純處理后的8-羥基喹啉鋁要在烘干箱中進(jìn)行干燥處理，烘干溫度為70°-80℃，烘干時(shí)間為2小時(shí)，烘干后即得到發(fā)綠光的高純度的α型8-羥基喹啉鋁黃綠色粉末，其純度可達(dá)96％。
實(shí)施例2①發(fā)藍(lán)光的低純度8-羥基喹啉鋁的提取發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁的提取是在發(fā)綠光的8-羥基喹啉鋁的提純后進(jìn)行的。
真空加熱法將圓底單口燒瓶置于電熱套上，將高純度的發(fā)綠光的8-羥基喹啉鋁粉末置于單口燒瓶中，在單口燒瓶上用帶有密封橡膠塞的玻璃管通過橡膠管與真空泵聯(lián)接，然后擰緊密封橡膠塞，開啟真空泵，使單口燒瓶內(nèi)處于真空狀態(tài)，真空度保持在≤0.1兆帕，同時(shí)開始加熱，使單口燒瓶中的溫度升至370°-390℃，恒溫保溫30分鐘，然后關(guān)閉電熱套，停止加熱，要嚴(yán)格控制最高溫度不得超出，以防燒焦，然后使單口燒瓶及其內(nèi)的產(chǎn)物粉末緩慢自然冷卻，當(dāng)溫度降至20℃±3℃的常溫時(shí)，關(guān)閉真空泵，打開密封橡膠塞，取出產(chǎn)物粉末，即得到發(fā)藍(lán)光的低純度的灰綠色的8-羥基喹啉粉末。
②發(fā)藍(lán)光的較高純度的8-羥基喹啉鋁的提取N，N’-二甲基甲酰胺洗滌將灰綠色產(chǎn)物粉末置于洗滌容器中，加入N，N’-二甲基甲酰胺液體25毫升，用磁力攪拌器攪拌2-3小時(shí)，然后將液體置于設(shè)有定性濾紙的錐形漏斗上進(jìn)行過濾、沉淀，用同樣方法進(jìn)行2次，即得到純度較高的發(fā)藍(lán)光的灰綠色的8-羥基喹啉鋁。
③發(fā)藍(lán)光的高純度8-羥基喹啉鋁的提取吡啶洗滌在通風(fēng)櫥中進(jìn)行將純度較高的8-羥基喹啉鋁置于洗滌容器中，然后加入吡啶液體25毫升，用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，洗滌攪拌2-3小時(shí)，然后用定性濾紙?jiān)阱F形漏斗中進(jìn)行過濾、沉淀，用同樣方法進(jìn)行2次，得到產(chǎn)物。
干燥處理用吡啶洗滌、過濾、沉淀后的產(chǎn)物，置于烘干箱中進(jìn)行干燥處理，烘干溫度為100°-120℃，烘干時(shí)間為2小時(shí)，然后取出，即得到發(fā)藍(lán)光的淺灰綠色的高純度的8-羥基喹啉粉末，純度可達(dá)96％。
發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁的化學(xué)合成原理如下前述的化學(xué)反應(yīng)方程式為
從兩式中可以看出由于發(fā)綠光的α型8-羥基喹啉鋁粉末具有非晶體特性，內(nèi)部分子排列相當(dāng)紊亂，在真空加熱條件下，當(dāng)溫度升至370°-390℃時(shí)，分子劇烈運(yùn)動并重新排列，形成有序的分子排列，緩慢冷卻，分子將繼續(xù)保持有序排列，表現(xiàn)出晶體的特性，由于晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致了α型8-羥基喹啉鋁的能帶加寬，因此產(chǎn)生了其發(fā)光現(xiàn)象藍(lán)移，也就導(dǎo)致了發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁的生成。
發(fā)綠光的8-羥基喹啉鋁化學(xué)合成提取順序?yàn)?-羥基喹啉甲醇溶液+醋酸鋁甲醇溶液——化合反應(yīng)——加熱60°-70℃——氮?dú)獗Ｗo(hù)——過濾沉淀——無水甲醇洗滌——丙酮重結(jié)晶處理、真空抽濾——烘干70°-80℃、2小時(shí)——生成α型8-羥基喹啉鋁黃綠色粉末。
發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁提取順序?yàn)楦呒兌圈列?-羥基喹啉鋁——真空加熱370°-390℃——恒溫30分鐘——自然冷卻至常溫——生成灰綠色粉末——N，N’-二甲基甲酰胺洗滌——過濾沉淀——吡啶洗滌——過濾、沉淀——烘干100°-120℃、2小時(shí)——生成β型8-羥基喹啉鋁淺灰綠色粉末。
結(jié)論黃綠色8-羥基喹啉鋁粉末發(fā)綠光。
淺灰綠色8-羥基喹啉鋁粉末發(fā)藍(lán)光。
圖2是發(fā)綠光的α型8-羥基喹啉鋁的X射線衍射圖，橫坐標(biāo)是2倍衍射角，縱坐標(biāo)是衍射峰的強(qiáng)度數(shù)值。
圖3是發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁的X射線衍射圖，橫坐標(biāo)是2倍衍射角，縱坐標(biāo)是衍射峰的強(qiáng)度數(shù)值。
圖2、圖3的衍射圖相比較，β型發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁衍射峰強(qiáng)度大于α型發(fā)綠光的8-羥基喹啉鋁，說明β型晶體結(jié)構(gòu)更加完整，有新的晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，而且β型發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁比α型發(fā)綠光的8-羥基喹啉鋁多一個(gè)23.6°的衍射峰和一個(gè)25.4°的衍射峰。
圖4是藍(lán)光β型和α綠光型8-羥基喹啉鋁的光致發(fā)光圖譜數(shù)據(jù)對比表，是用熒光輻射光譜儀對藍(lán)光β型和綠光α型的發(fā)光性能進(jìn)行測試和比較，在波長為365nm的激發(fā)光下，測得兩種材料的光致發(fā)光圖譜數(shù)據(jù)，由此看出藍(lán)光β型最大發(fā)射峰波長是486.7nm，綠光α型最大發(fā)射峰波長是516.3nm，色坐標(biāo)也發(fā)生了變化，β型X值為0.2189，Y值為0.3677，α型X值為0.3159，Y值為0.5479，發(fā)射峰的半高寬β型為92.8nm，α型為100.4nm，熒光發(fā)射譜是一個(gè)衡量發(fā)射光色純度的一種重要數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)越小，色純度越好。
發(fā)藍(lán)光的β型淺灰綠色8-羥基喹啉鋁粉末，用掃描電鏡放大1600倍觀察，產(chǎn)物粉末的顆粒形貌為冰凌狀長條形。
發(fā)綠光的α型黃綠色8-羥基喹啉鋁粉末，用掃描電鏡放大1600倍觀察，產(chǎn)物粉末的顆粒形貌為圓米粒狀。
在提取制備過程中，由于加熱溫度的變化、洗滌溶液的加減、過濾、沉淀、烘干的影響，也會使8-羥基喹啉鋁的產(chǎn)物粉末的顆粒形貌發(fā)生微量的變化。
合成發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)的配比是在一個(gè)予先確定的數(shù)量范圍內(nèi)設(shè)置的，以克為產(chǎn)物制取單位，當(dāng)進(jìn)行工業(yè)化合成時(shí)，可以千克為產(chǎn)物制取單位。
合成后的發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁產(chǎn)物置于棕色玻璃器皿中儲存為宜，以利于避光保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁及制備方法，其特征在于本發(fā)明使用的化學(xué)物質(zhì)有8-羥基喹啉晶體、無水醋酸鋁、無水甲醇、丙酮、N，N’-二甲基甲酰胺、吡啶，其組合配比是以克、毫升為計(jì)量單位。8-羥基喹啉晶體 1.16-120克無水醋酸鋁 0.98-1.02克無水甲醇 145-155毫升丙酮 395-405毫升N，N’-二甲基甲酰胺49-51毫升吡啶 49-51毫升所述化學(xué)物質(zhì)的最佳組合配比是以克、毫升為計(jì)量單位8-羥基喹啉晶體 1.18克無水醋酸鋁 1.00克無水甲醇 100毫升丙酮 400毫升N，N’-二甲基甲酰胺50毫升本發(fā)明的化學(xué)合成制備方法如下1)選取化學(xué)物質(zhì)，進(jìn)行純度處理對組合配比所需的8-羥基喹啉晶體要進(jìn)行真空升華處理，使其成為純度更高的8-羥基喹啉，所需的無水醋酸鋁、無水甲醇、丙酮、N，N’-二甲基甲酰胺、吡啶要進(jìn)行精選和純度控制，保證其純度在99％以上。2)配制反應(yīng)溶液按最佳組合配比將8-羥基喹啉晶體與無水甲醇進(jìn)行混合溶解，制成8-羥基喹啉甲醇溶液，其濃度為0.04-0.05克/毫升。按最佳組合配比將無水醋酸鋁與無水甲醇進(jìn)行混合溶解，制成醋酸鋁甲醇溶液，其濃度為0.02-0.03克/毫升。3)發(fā)綠光的α型8-羥基喹啉鋁的化學(xué)反應(yīng)①將8-羥基喹啉甲醇溶液倒入圓底四口燒瓶中，用電動攪拌器攪拌，用電熱套進(jìn)行加熱，加熱溫度為60°-70℃。②將醋酸鋁甲醇溶液通過滴液漏斗緩慢的滴入四口燒瓶中，滴入速度為2-3滴/秒，邊滴入邊攪拌，使其均勻混合，直至滴入完畢。③醋酸鋁甲醇溶液滴完后，取下滴液漏斗，在四口燒瓶的同一口上換上回流冷凝管，進(jìn)行回流處理，在冷凝管內(nèi)通入流動的循環(huán)水，從四口燒瓶中揮發(fā)出來的甲醇?xì)怏w進(jìn)入回流管，回流管內(nèi)的甲醇?xì)怏w在冷凝管的冷卻作用下，形成液體，通過回流管又重新倒流回到四口燒瓶中。④在混合反應(yīng)的過程中，通過試管向四口燒瓶中連續(xù)不斷的輸入氮?dú)?、進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，阻止空氣中的氧氣進(jìn)入，用氣體流量計(jì)控制氮?dú)獾臍饬魉俣?，氣流速度?0-40毫升/分鐘。⑤8-羥基喹啉甲醇溶液與醋酸鋁甲醇溶液化合反應(yīng)的時(shí)間為2-3小時(shí)，反應(yīng)溫度為60°-70℃。⑥化合反應(yīng)方程式如下 式中OH——羥基N——氮O——氧Al(CH3OO)3——醋酸鋁CH3COOH——醋酸α——綠光型4)發(fā)綠光的α型8-羥基喹啉鋁的提純①過濾、沉淀將化合反應(yīng)溶液，用定性濾紙?jiān)阱F形漏斗中進(jìn)行過濾、沉淀，得到黃綠色的沉淀產(chǎn)物。②用無水甲醇洗滌、過濾、沉淀將黃綠色的產(chǎn)物置于洗滌容器中，用無水甲醇進(jìn)行洗滌，然后在錐形漏斗中用定性濾紙過濾、沉淀，要重復(fù)進(jìn)行4次，得到純度較高的黃綠色沉淀產(chǎn)物。③重結(jié)晶處理洗滌、過濾、沉淀完成后，對黃綠色沉淀產(chǎn)物進(jìn)行4次重結(jié)晶處理，每次加入丙酮100毫升，共用丙酮400毫升；根據(jù)8-羥基喹啉易溶解于丙酮，8-羥基喹啉鋁不溶于丙酮的特性，將純度較高的8-羥基喹啉鋁和丙酮倒入三口燒瓶中，然后加熱攪拌，加熱溫度至丙酮的沸點(diǎn)65℃，恒溫、沸騰5-6分鐘，然后趁熱倒入予熱好的布氏漏斗中，布氏漏斗中設(shè)有三層定性濾紙，迅速用真空泵抽濾丙酮沸騰溶液，溶于丙酮的8-羥基喹啉隨抽濾液抽走，不溶于丙酮的8-羥基喹啉鋁留在濾紙上，即得到高純度的8-羥基喹啉鋁。④烘干重結(jié)晶處理后的產(chǎn)物置于烘干箱中進(jìn)行干燥處理，烘干溫度為70°-80℃，烘干時(shí)間為2小時(shí)，烘干后即得到高純度的發(fā)綠光的黃綠色8-羥基喹啉鋁粉末。5)發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁的合成將發(fā)綠光的高純度的8-羥基喹啉鋁粉末置于圓底單口燒瓶中，單口燒瓶置于電加熱套上，然后進(jìn)行真空加熱，單口燒瓶內(nèi)的真空度≤0.1兆帕，當(dāng)溫度加熱到370°-390℃時(shí)，恒溫0.5小時(shí)，然后停止加熱，使之緩慢自然冷卻，至常溫20℃±3℃時(shí)，關(guān)閉真空泵，單口燒瓶中的8-羥基喹啉粉末呈灰綠色，灰綠色粉末即為純度較低的發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁。合成反應(yīng)的化學(xué)方程式如下 式中Al——鋁O——氧N——氮α——綠光型β——藍(lán)光型6)發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁的提純①N，N’-二甲基甲酰胺洗滌將灰綠色的8-羥基喹啉鋁粉末置于洗滌容器中，然后加入N，N’-二甲基甲酰胺25毫升，進(jìn)行洗滌，用磁力攪拌器攪拌，洗滌攪拌時(shí)間為2-3小時(shí)。②過濾、沉淀將產(chǎn)物粉末與N，N’-二甲基甲酰胺混合成洗滌溶液，置于設(shè)有定性濾紙的錐形漏斗中，進(jìn)行過濾、沉淀，得到純度較高的發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁。③N，N’-二甲基甲酰胺洗滌、過濾、沉淀要重復(fù)進(jìn)行2次。④吡啶洗滌將步驟③得到的產(chǎn)物放至洗滌溶器中，置于通風(fēng)櫥內(nèi)，加入吡啶25毫升，進(jìn)行洗滌，用磁力攪拌器攪拌，洗滌、攪拌時(shí)間為2-3小時(shí)。⑤過濾、沉沉吡啶洗滌后的溶液置于設(shè)有定性濾紙的錐形漏斗中，進(jìn)行過濾、沉淀，得到高純度的發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁。⑥吡啶洗滌、過濾、沉淀要重復(fù)進(jìn)行2次。⑦烘干將吡啶洗滌、過濾、沉淀后的產(chǎn)物，置于烘干箱中進(jìn)行干燥處理，烘干溫度為100°-120℃，烘干時(shí)間為2小時(shí)，烘干后得到淺灰綠色的產(chǎn)物粉末，即高純度的發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁。7)性能檢測對比對化合反應(yīng)得到的淺灰綠色的發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁粉末，要進(jìn)行純度、形態(tài)、色澤、結(jié)構(gòu)、性能檢測，并與黃綠色的發(fā)綠光的α型8-羥基喹啉鋁粉末進(jìn)行對比，用X射線衍射分析儀進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)對比分析，用掃描電鏡進(jìn)行顆粒形貌對比分析，用熒光光譜輻射分析儀進(jìn)行發(fā)光性能對比分析。8)包裝儲存將發(fā)藍(lán)光的β型8-羥基喹啉鋁粉末裝入棕色透明磨口玻璃器皿中密閉避光儲存，置于干燥、陰涼的環(huán)境中，環(huán)境溫度為20℃±3℃，要嚴(yán)格防水、防潮、防火、防曬、防酸堿侵蝕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁及制備方法，其特征在于所述的發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁化合反應(yīng)是在真空度≤0.1兆帕的真空加熱容器中進(jìn)行的，真空加熱溫度最低為≥370℃，最高為≤390℃，恒溫、保溫時(shí)間最低為≥25分鐘，最高為≤35分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁及制備方法，其特征在于所述的8-羥基喹啉鋁化合反應(yīng)的氮?dú)獗Ｗo(hù)，是向化合反應(yīng)容器四口試瓶中連續(xù)不斷的通過輸氣管輸入氮?dú)?，阻止空氣中的氧氣進(jìn)入，氮?dú)獾臍饬魉俣葹?0-40毫升/分鐘，用氣流流量計(jì)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁及制備方法，其特征在于所述的發(fā)綠光的α型8-羥基喹啉鋁、發(fā)藍(lán)光的8-羥基喹啉鋁的化合反應(yīng)所使用的化學(xué)物質(zhì)均為無水型，在化合反應(yīng)中不得有水物質(zhì)滲入，在制備提取的全過程中均在無水狀態(tài)下進(jìn)行和完成。
全文摘要
本發(fā)明為一種發(fā)藍(lán)光的8－羥基喹啉鋁及制備方法，它是以化學(xué)物質(zhì)8－羥基喹啉晶體、無水醋酸鋁、無水甲醇、丙酮、吡啶、NN－二甲基甲酰胺為原料和試劑，通過化合反應(yīng)、洗滌、過濾、烘干、真空加熱、恒溫、冷卻、氮?dú)獗Ｗo(hù)、重結(jié)晶提純、測試分析，獲取高純度的發(fā)藍(lán)光的8－羥基喹啉鋁，此提取方法和制備工藝簡單、使用設(shè)備少、材料來源充足豐富、很容易進(jìn)行工業(yè)化制取，純度好、產(chǎn)率高、是十分理想的發(fā)藍(lán)光的有機(jī)電致發(fā)光材料，可替代其他較昂貴的發(fā)藍(lán)光的有機(jī)電致光材料，可廣泛用于電子工業(yè)及發(fā)光領(lǐng)域。
文檔編號C07D215/24GK1597669SQ200410012430
公開日2005年3月23日 申請日期2004年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月19日
發(fā)明者許并社, 王 華, 郝玉英, 周禾豐, 李潔, 阮莉敏 申請人:太原理工大學(xué)