[發明專利]一種稀土離子摻雜金屬-有機框架熒光材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910081685.X
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109796477B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 李宏;李常青
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C07F3/06
• 分類號: C07F3/06;C07F5/00;C09K11/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

本發明涉及一種稀土離子摻雜金屬?有機框架熒光材料及其制備方法，涉及金屬?有機框架材料制備技術領域。采用的技術方案是：六水合硝酸鋅、咪唑、苯并咪唑、N,N?二甲基甲酰胺和Ln(NO₃)₃(Ce(NO₃)₃、Tb(NO₃)₃、Eu(NO₃)₃)加入反應釜中，常溫下攪拌；將反應釜密封后放入烘箱中，于100?150℃下，反應持續72?130h；用N,N?二甲基甲酰胺洗滌，置于100℃烘箱中干燥3?5h得到目標產物。本發明的優點是：該稀土離子摻雜金屬?有機框架熒光材料的合成工藝簡單；結構新穎、熱穩定性好；具有良好的熒光性能。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體設計一種稀土離子摻雜金屬-有機框架熒光材料的制備方法。

背景技術

金屬-有機框架材料，是一種以無機金屬離子與有機配體通過自組裝過程形成的具有周期性網絡結構的晶體材料，與傳統無機多孔材料相比，金屬-有機框架材料具有更大的比表面積、更高的孔隙率、更加多樣的結構及功能，在熒光、傳感、催化等方面有廣泛應用應用，已經成為新材料研究開發的熱點之一。

稀土元素具有豐富的光、電及磁學特性，隨著社會的發展，稀土元素越來越廣泛地應用于冶金工業、傳統農業、玻璃化工、陶瓷工業、石油化工、電光源及其它高新技術產業，而這些應用研究又促進了在有機化學、材料科學及生命科學的研究，如稀土發光材料已廣泛應用于生物熒光探針和醫學上的磁共振成像等領域，并向其它高新技術領域擴展。

ZIFs材料是金屬-有機框架材料的一個分支，具有傳統沸石相似的結構，即由金屬離子連接有機配體形成的四面體結構。ZIF-62是一種典型的混合配體ZIFs材料，化學式為Zn(Im)1.75(bIm)0.25，是由咪唑(Im)和苯并咪唑(bIm)構成，ZIF-62具有相比其他金屬-有機框架材料穩定的熱穩定性，更有利于稀土離子的摻雜。

金屬-有機框架材料主要的制備方法是溶劑熱法，其應用最普遍實用。具體做法是將金屬鹽、有機配體和水或其它溶劑密封在內襯聚四氟乙烯的不銹鋼反應釜內，當加熱到一定溫度，釜內壓力可達到幾百個大氣壓，導致許多化合物在超臨界狀態下溶解反應，維持一段時間后，緩慢降溫，反應混合物通過反應結晶得到大小合適的規則性的晶體。在金屬-有機框架材料合成方面，此種方法合成的晶體具有晶體結晶性好、形狀規整、所用設備簡單、操作易行等優點。但其局限性在于制備時間較長、需要高溫高壓步驟、生產設備損耗以及高能耗等阻礙了該法在工業生產中的應用。

稀土離子摻雜金屬-有機框架材料時，需要選擇合適的稀土離子和有機配體。當稀土離子能級與配體的三重態能夠合適匹配時，有機配體能夠有效地通過無輻射躍遷傳遞，把激發態能量傳遞給稀土離子，敏化稀土離子發光，有效增強稀土離子的熒光發光效應。

發明內容

本發明的目的是提供一種稀土離子摻雜金屬-有機框架熒光材料的制備方法，得到一種稀土離子摻雜ZIF-62晶體粉末，其合成工藝簡單，結構新穎、熱穩定性好，具有良好的熒光性能。

為達到上述目的，采用技術方案如下：

一種稀土離子摻雜金屬-有機框架熒光材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將六水合硝酸鋅、咪唑、苯并咪唑混合溶于N,N-二甲基甲酰胺，再加入Ln(NO₃)₃，常溫下攪拌1h以上；其中，所述Ln為稀土離子；

2)將混合液轉移至反應釜內，升溫至100-150℃，反應持續72-130h；

3)冷卻，離心機離心，N,N-二甲基甲酰胺洗滌，重復2-4次；干燥得到目標晶體粉末。

按上述方案，所述目標晶體粉末為ZIFs(ZIF-62)，晶體屬于立方晶系，空間群為Fm-3m。