稀土有機(jī)無機(jī)雜化發(fā)光材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種稀土有機(jī)和無機(jī)雜化發(fā)光材料及其制備方法，所述的稀土有機(jī)和無機(jī)雜化發(fā)光材料，是帶有羧酸基團(tuán)并帶有與稀土離子配位的吡啶基團(tuán)化合物。具體說本發(fā)明是將一類帶有羧酸基團(tuán)并帶有與稀土離子配位的吡啶基團(tuán)的化合物與鈦酸四異丙酯或異丙醇鋁反應(yīng)，通過價鍵的作用將稀土有機(jī)配合物嫁接到的鈦和鋁復(fù)合網(wǎng)絡(luò)基質(zhì)中，從而實(shí)現(xiàn)了稀土有機(jī)配合物與鈦和鋁復(fù)合網(wǎng)絡(luò)基質(zhì)之間在分子的水平上的復(fù)合，制備出了稀土有機(jī)和無機(jī)發(fā)光雜化材料，所制備的材料具有良好的光和熱穩(wěn)定性。在制備工藝上，溶膠—凝膠法實(shí)驗(yàn)條件溫和，這就為材料的制備和加工提供了便利，降低了生產(chǎn)成本，可操作性強(qiáng)，重現(xiàn)性好，且所得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
【專利說明】稀土有機(jī)無機(jī)雜化發(fā)光材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種有機(jī)和無機(jī)雜化光學(xué)材料，具體涉及一種基于鈦和鋁復(fù)合網(wǎng)絡(luò)的稀土吡啶功能化稀土有機(jī)和無機(jī)雜化發(fā)光材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]目前隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 單一性質(zhì)的稀土發(fā)光材料已不能充分滿足人們生產(chǎn)生活的需要，近年來稀土發(fā)光材料的發(fā)展趨勢是通過物理或化學(xué)的方法將一種或多種功能材料引入到稀土發(fā)光材料體系中得到性能互補(bǔ)、功能優(yōu)異的雜化材料。
[0003]稀土離子具有獨(dú)特的電子層結(jié)構(gòu)，因而表現(xiàn)出許多優(yōu)良的光學(xué)性能，例如發(fā)射譜帶窄、激發(fā)態(tài)壽命長等。然而，稀土離子的躍遷屬于禁阻躍遷，在可見與紫外光區(qū)只表現(xiàn)出很弱的吸收，所以單一稀土離子的發(fā)光較弱。由于有機(jī)配體在紫外區(qū)常常有較大的吸收，人們便將稀土離子與有機(jī)配體絡(luò)合得到稀土有機(jī)配合物。研究發(fā)現(xiàn)引入適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)配體與稀土離子配位，通過分子內(nèi)的能量傳遞，敏化中心離子發(fā)光，可以有效的增強(qiáng)稀土離子的熒光性質(zhì)，因此稀土有機(jī)配合物具有優(yōu)異的發(fā)光性能——具有色純度高、熒光壽命較長、量子產(chǎn)率高、譜線豐富等優(yōu)點(diǎn)，這種材料在顯示、光波導(dǎo)放大、固體激光器、生物標(biāo)記以及防偽等領(lǐng)域有著廣泛的用途。但稀土有機(jī)配合物的熱穩(wěn)定性差以及不易加工等缺點(diǎn)卻限制了它們的進(jìn)一步應(yīng)用。為了拓展稀土有機(jī)配合物的使用范圍人們利用溶膠-凝膠的方法把一些具備良好的光、熱和化學(xué)穩(wěn)定性無機(jī)材料與稀土有機(jī)配合物結(jié)合起來形成性能優(yōu)異的稀土有機(jī)/無機(jī)雜化發(fā)光材料，這成為稀土發(fā)光材料領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。
[0004]目前，利用溶膠-凝膠的方法制備這些有機(jī)/無機(jī)雜化材料主要有物理摻雜法和化學(xué)摻雜法。
[0005]物理摻雜方法是利用溶膠-凝膠的方法將無機(jī)、有機(jī)兩組分通過弱作用力(如氫鍵、范德華力、靜電等)相互作用，簡單地將稀土有機(jī)配合物包埋于無機(jī)介質(zhì)中制備的有機(jī)/無機(jī)雜化材料。由于有機(jī)相/無機(jī)相之間較弱的作用力，不可避免地會存在有機(jī)/無機(jī)相分離嚴(yán)重的情況，導(dǎo)致雜化材料中摻雜稀土量濃度偏低。
[0006]化學(xué)摻雜方法是利用含高化學(xué)活性組分的稀土配合物作為前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合并進(jìn)行水解、縮合等化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化后膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或纖維狀結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿了失去流動性的溶劑，溶劑蒸發(fā)后就得到干凝膠從而制備有機(jī)/無機(jī)雜化材料。由于這種雜化材料在有機(jī)相/無機(jī)相之間存在著較強(qiáng)的共價鍵，實(shí)現(xiàn)了材料之間的在分子水平或納米尺寸上的復(fù)合，使功能活性組份的摻雜量相對較高。另外這種方法可在低溫下制備純度高、粒徑分布均勻的雜化材料。
[0007]利用化學(xué)摻雜方法通過構(gòu)筑稀土有機(jī)/無機(jī)雜化材料，這樣既能體現(xiàn)無機(jī)基質(zhì)材料擁有的良好的光、熱和化學(xué)穩(wěn)定性，又能凸顯稀土有機(jī)配合物的良好的光學(xué)性能，無機(jī)組分和有機(jī)組分的合理優(yōu)化，將會極大限度的改善稀土配合物的發(fā)光性能以及光、熱和化學(xué)穩(wěn)定性。最終開發(fā)出具有高量子效率、穩(wěn)定性好的優(yōu)良稀土有機(jī)/無機(jī)雜化材料。[0008]目前的研究發(fā)現(xiàn)這類雜化材料仍有一些需要解決的問題，即如果簡單地利用無機(jī)、有機(jī)兩組分之間的作用力(如氫鍵、范德華力、靜電等)相互作用將稀土有機(jī)配合物包埋于無機(jī)介質(zhì)中制備的有機(jī)/無機(jī)雜化材料會不可避免地存在有機(jī)/無機(jī)相分離嚴(yán)重的情況，導(dǎo)致雜化材料中摻雜稀土量濃度偏低影響雜化材料的發(fā)光性能。所以如何避免地存在有機(jī)/無機(jī)相分離，提高稀土離子的摻雜量是研究這類材料的關(guān)鍵。
[0009]基于此，研究人員試圖利用化學(xué)的方法將有機(jī)和無機(jī)相通過共價鍵鏈接起來，實(shí)現(xiàn)材料之間的在分子水平或納米尺寸上的復(fù)合，增加功能活性組份的摻雜量，提高材料的發(fā)光性能。一般地，研究人員利用含高化學(xué)活性組分的稀土配合物作為前驅(qū)體，通過水解、縮合等化學(xué)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的溶膠體系，經(jīng)陳化形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或纖維狀結(jié)構(gòu)的凝膠，蒸發(fā)凝膠中的溶劑就得到了有機(jī)/無機(jī)雜化材料。利用這種方法制備的材料，既擁有無機(jī)基質(zhì)材料的良好的光、熱和化學(xué)穩(wěn)定性，又具備稀土有機(jī)配合物的良好的光學(xué)性能。無機(jī)組分和有機(jī)組分的合理優(yōu)化，將會極大限度的改善稀土配合物的發(fā)光性能以及光、熱和化學(xué)穩(wěn)定性。最終開發(fā)出具有高量子效率、穩(wěn)定性好的優(yōu)良稀土有機(jī)/無機(jī)雜化材料。另外這種方法可在低溫下制備純度高、粒徑分布均勻的雜化材料。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0010]本發(fā)明的目的就在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種稀土有機(jī)和無機(jī)雜化發(fā)光材料；
[0011]本發(fā)明的另一目的是提供一種稀土有機(jī)和無機(jī)雜化發(fā)光材料的制備方法。
[0012]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0013]一種稀土有機(jī)和無機(jī)雜化發(fā)光材料，帶有羧酸基團(tuán)并帶有與稀土離子配位的吡啶基團(tuán)化合物的結(jié)構(gòu)式為:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種稀土有機(jī)無機(jī)雜化發(fā)光材料，其特征在于，帶有羧酸基團(tuán)并帶有與稀土離子配位的吡啶基團(tuán)化合物的結(jié)構(gòu)式為:
2.按照權(quán)利要求1所述的稀土有機(jī)無機(jī)雜化發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: a、在裝有攪拌器、氮?dú)馔诘?00ml三口瓶中，加入Immol帶有羧酸基團(tuán)并帶有與稀土離子配位的吡啶基團(tuán)的化合物； b、再加入該化合物質(zhì)量15~20倍的溶劑； C、通入氮?dú)獠⑸郎氐饺軇┑幕亓鳒囟?，加入Imol偶聯(lián)劑形成溶膠充分反應(yīng)2~3小時后， d、滴加稀土離子的乙醇溶液2ml(稀土的量為0.5mol)，使其發(fā)生配位反應(yīng)得到稀土配合物； e、反應(yīng)1-2小時后,加入0.01mmol去離子水得到固體凝膠； f、將所得的凝膠放入烘箱老化，然后用無水乙醇洗滌，干燥，即得所需雜化材料。
3.按照權(quán)利要求2所述的稀土有機(jī)無機(jī)雜化發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述的稀土離子由三價銪及鋱的硝酸鹽或鹽酸鹽提供。
4.按照權(quán)利要求2所述的稀土有機(jī)無機(jī)雜化發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述的偶聯(lián)劑是指鈦酸四異丙酯或異丙醇鋁。
5.按照權(quán)利要求2所述的稀土有機(jī)無機(jī)雜化發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述的溶劑為乙醇、正丁醇、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
【文檔編號】C09K11/06GK103740358SQ201310719526
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】鄒海峰, 張強(qiáng), 盛野, 鄭克巖, 宋艷華, 秦旭明 申請人:吉林大學(xué)