[發明專利]稀土有機無機雜化發光材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310719526.0
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103740358A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 鄒海峰;張強;盛野;鄭克巖;宋艷華;秦旭明
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王立文

技術領域：

本發明涉及一種有機和無機雜化光學材料，具體涉及一種基于鈦和鋁復合網絡的稀土吡啶功能化稀土有機和無機雜化發光材料及其制備方法。

背景技術：

目前隨著現代科學技術的發展，單一性質的稀土發光材料已不能充分滿足人們生產生活的需要，近年來稀土發光材料的發展趨勢是通過物理或化學的方法將一種或多種功能材料引入到稀土發光材料體系中得到性能互補、功能優異的雜化材料。

稀土離子具有獨特的電子層結構，因而表現出許多優良的光學性能，例如發射譜帶窄、激發態壽命長等。然而，稀土離子的f-f躍遷屬于禁阻躍遷，在可見與紫外光區只表現出很弱的吸收，所以單一稀土離子的發光較弱。由于有機配體在紫外區常常有較大的吸收，人們便將稀土離子與有機配體絡合得到稀土有機配合物。研究發現引入適當的有機配體與稀土離子配位，通過分子內的能量傳遞，敏化中心離子發光，可以有效的增強稀土離子的熒光性質，因此稀土有機配合物具有優異的發光性能——具有色純度高、熒光壽命較長、量子產率高、譜線豐富等優點，這種材料在顯示、光波導放大、固體激光器、生物標記以及防偽等領域有著廣泛的用途。但稀土有機配合物的熱穩定性差以及不易加工等缺點卻限制了它們的進一步應用。為了拓展稀土有機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、熱和化學穩定性無機材料與稀土有機配合物結合起來形成性能優異的稀土有機/無機雜化發光材料，這成為稀土發光材料領域中的研究熱點。

目前，利用溶膠-凝膠的方法制備這些有機/無機雜化材料主要有物理摻雜法和化學摻雜法。

物理摻雜方法是利用溶膠-凝膠的方法將無機、有機兩組分通過弱作用力(如氫鍵、范德華力、靜電等)相互作用，簡單地將稀土有機配合物包埋于無機介質中制備的有機/無機雜化材料。由于有機相/無機相之間較弱的作用力,不可避免地會存在有機/無機相分離嚴重的情況，導致雜化材料中摻雜稀土量濃度偏低。

化學摻雜方法是利用含高化學活性組分的稀土配合物作為前驅體，在液相下將這些原料均勻混合并進行水解、縮合等化學反應，在溶液中形成穩定的溶膠體系，溶膠經陳化后膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網絡結構或纖維狀結構的凝膠，凝膠網絡間充滿了失去流動性的溶劑，溶劑蒸發后就得到干凝膠從而制備有機/無機雜化材料。由于這種雜化材料在有機相/無機相之間存在著較強的共價鍵，實現了材料之間的在分子水平或納米尺寸上的復合，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。

利用化學摻雜方法通過構筑稀土有機/無機雜化材料，這樣既能體現無機基質材料擁有的良好的光、熱和化學穩定性，又能凸顯稀土有機配合物的良好的光學性能，無機組分和有機組分的合理優化，將會極大限度的改善稀土配合物的發光性能以及光、熱和化學穩定性。最終開發出具有高量子效率、穩定性好的優良稀土有機/無機雜化材料。

目前的研究發現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、有機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配合物包埋于無機介質中制備的有機/無機雜化材料會不可避免地存在有機/無機相分離嚴重的情況，導致雜化材料中摻雜稀土量濃度偏低影響雜化材料的發光性能。所以如何避免地存在有機/無機相分離，提高稀土離子的摻雜量是研究這類材料的關鍵。

基于此，研究人員試圖利用化學的方法將有機和無機相通過共價鍵鏈接起來，實現材料之間的在分子水平或納米尺寸上的復合，增加功能活性組份的摻雜量，提高材料的發光性能。一般地，研究人員利用含高化學活性組分的稀土配合物作為前驅體，通過水解、縮合等化學反應，形成穩定的溶膠體系，經陳化形成三維空間網絡結構或纖維狀結構的凝膠，蒸發凝膠中的溶劑就得到了有機/無機雜化材料。利用這種方法制備的材料，既擁有無機基質材料的良好的光、熱和化學穩定性，又具備稀土有機配合物的良好的光學性能。無機組分和有機組分的合理優化，將會極大限度的改善稀土配合物的發光性能以及光、熱和化學穩定性。最終開發出具有高量子效率、穩定性好的優良稀土有機/無機雜化材料。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。

發明內容：

本發明的目的就在于針對上述現有技術的不足，提供一種稀土有機和無機雜化發光材料；

本發明的另一目的是提供一種稀土有機和無機雜化發光材料的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種稀土有機和無機雜化發光材料，帶有羧酸基團并帶有與稀土離子配位的吡啶基團化合物的結構式為：