[發(fā)明專利]灌流硅膠微球稀土雜化發(fā)光材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107722964B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭俊芳;段志宇;宣策;杜飛鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/06
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 崔友明;李欣榮

本發(fā)明屬于稀土發(fā)光材料領(lǐng)域，涉及一類灌流硅膠微球稀土雜化發(fā)光材料及其制備方法。該雜化發(fā)光材料以灌流硅膠微球為中孔主體材料，對其表面進行羧基改性，然后與稀土離子配位制備得到。本發(fā)明采用的灌流硅膠微球具有大孔和中孔的分級孔結(jié)構(gòu)，中孔可以保證材料具有較大的比表面積，貫穿的微米級大孔可以提供較快的傳質(zhì)，有利于小分子在微球內(nèi)部擴散，提升灌流硅膠微球中的稀土配合物的含量，且灌流硅膠微球固有的硅膠骨架，進一步賦予了所得雜化發(fā)光材料具有優(yōu)異的光、熱穩(wěn)定性。本發(fā)明所得灌流硅膠微球稀土雜化發(fā)光材料具有較高的熒光強度，在紫外光照射下可發(fā)出多種顏色熒光，可在防偽標識材料、顯示材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于稀土發(fā)光材料領(lǐng)域，具體涉及一類灌流硅膠微球稀土雜化發(fā)光材料及其制備方法。

背景技術(shù)

稀土元素因其豐富的電子能級和4f電子躍遷特性，使其具有光、電、磁和催化等特性，被譽為新材料的寶庫。以稀土離子作為發(fā)光中心，制備的稀土熒光材料，具有光量子轉(zhuǎn)換效率高、光色純度高、長壽命等優(yōu)點，在平板顯示、生物醫(yī)藥、非線性光學(xué)、激光器等高科技領(lǐng)域均得到應(yīng)用。我國是一個稀土大國，具有豐富的稀土資源，稀土儲量位居世界第一且品種齊全，開發(fā)設(shè)計性能優(yōu)良的納米復(fù)合發(fā)光材料，不僅在理論上有重大科學(xué)意義，而且在應(yīng)用上具有廣闊的前景，對稀土高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)也具有重要的意義。

在稀土發(fā)光材料中，稀土有機配合物，由于具有發(fā)射光強度高、窄帶發(fā)射的特點，受到了人們的普遍關(guān)注。但其光、熱穩(wěn)定性較差，一定程度上限制了其應(yīng)用。而將稀土配合物作為客體分子，組裝到光、熱穩(wěn)定性好的無機基質(zhì)中，制備稀土雜化材料，可以提高稀土配合物的光、熱穩(wěn)定性，改善其發(fā)光性能。目前，應(yīng)用和研究較多的無機基質(zhì)主要有：溶膠-凝膠材料、中孔材料、無機雜多酸等。其中，代表性的中孔材料有：MCM-41S系列，SBA-15系列等。將客體分子組裝到中孔主體材料中，已有廣泛的報道，但傳統(tǒng)的摻雜是將稀土配合物和基質(zhì)進行物理混合，兩者之間僅僅存在著一種比較弱的分子間作用力，容易出現(xiàn)相分離、團聚，稀土配合物從基質(zhì)中析出等問題，且所得的材料較脆，容易碎裂。為了克服以上缺點，制得發(fā)光性能更為優(yōu)異的發(fā)光材料，人們對中孔的表面進行修飾，引入合適的有機配體，通過共價鍵將稀土配合物嫁接到基質(zhì)骨架上。需要指出的是，在這些研究工作中，存在如下主要問題：通過共價鍵嫁接，裝載在中孔里面的稀土配合物的量較少。以孔徑相對較大的SBA-15為例，盡管SBA-15具有大的比表面積和較大的孔容，但是通過電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測試稀土元素的含量一般在4％以內(nèi)。稀土配合物的含量較低，決定了發(fā)光中心較少，極大地影響了材料的發(fā)光強度。因此，如何在中孔材料中裝載更多的稀土發(fā)光中心，提高雜化材料的發(fā)光強度，從應(yīng)用的角度，就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種灌流硅膠微球稀土雜化發(fā)光材料，其發(fā)光中心通過化學(xué)鍵鍵合在灌流硅膠微球的中孔壁上，貫穿的微米級大孔有利于小分子傳質(zhì)，使得裝載在微球中的稀土配合物的量較高，稀土元素的含量可達8％，顯著提升所得雜化發(fā)光材料的熒光強度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種灌流硅膠微球稀土雜化發(fā)光材料，它以灌流硅膠微球為中孔主體材料，稀土離子形成稀土配合物，通過化學(xué)鍵鍵合在灌流硅膠微球的中孔壁上。

按上述方案，所述灌流硅膠微球稀土雜化發(fā)光材料中稀土離子的含量為4-8wt％。

按上述方案，所述灌流硅膠微球的粒徑為3-50μm。

按上述方案，所述灌流硅膠微球具有大孔和中孔的分級孔結(jié)構(gòu)，中孔孔徑為5-20nm，大孔孔徑為0.5-1.5μm。

按上述方案，所述稀土離子為銪離子、鋱離子中的一種或按任意配比的混合物。

上述一種灌流硅膠微球稀土雜化發(fā)光材料的制備方法，包括如下步驟：