书签 分享 收藏 举报 版权申诉 / 9

一种稀土配合物红色荧光材料的制备方法及稀土配合物红色荧光材料.pdf

  • 上传人:zhu****69
  • 文档编号:9114919
  • 上传时间:2021-02-07
  • 格式:PDF
  • 页数:9
  • 大小:496.67KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201210029150.6

    申请日:

    20120210

    公开号:

    CN102584872A

    公开日:

    20120718

    当前法律状态:

    有效性:

    失效

    法律详情:

    IPC分类号:

    C07F5/00,C09K11/06

    主分类号:

    C07F5/00,C09K11/06

    申请人:

    赵学辉

    发明人:

    赵学辉,王正祥,刘志国,刘迪武,胡舜钦

    地址:

    412007 湖南省株洲市天元区泰山路88号

    优先权:

    CN201210029150A

    专利代理机构:

    上海硕力知识产权代理事务所

    代理人:

    王法男

    PDF完整版下载: PDF下载
    内容摘要

    本发明提供了一种稀土配合物红色荧光材料的制备方法,包括以下步骤:A、将含有硝酸铕的无机盐与β-二酮类配体、亚砜类配体反应,得到先导化合物;B、往先导化合物中加入对苯二甲酸,反应后得到所述稀土配合物红色荧光材料。本发明还提供了由该制备方法制备得到的稀土配合物红色荧光材料。本发明提供的制备方法,通过β-二酮类结构单元、亚砜类结构单元形成的较大空间位阻阻止羧基的桥式配位,从而实现羧基的双齿螯合配位的靶向合成,得到的稀土配合物红色荧光材料能兼具较高的发光效率和热稳定性能。

    权利要求书

    1.一种稀土配合物红色荧光材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:A、将含有硝酸铕的无机盐与β-二酮类配体、亚砜类配体反应,得到先导化合物;B、往先导化合物中加入对苯二甲酸,反应后得到所述稀土配合物红色荧光材料。 2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤A、B中的反应均在溶剂中进行;所述溶剂为乙醇或二甲基亚砜。 3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤A中,无机盐与β-二酮类配体的摩尔比为1:1-2,无机盐与亚砜类配体的摩尔比为1:2,无机盐与对苯二甲酸的摩尔比为1:0.5-1。 4.根据权利要求1或3所述的制备方法,其特征在于,步骤A中,β-二酮类配体为β-萘酰三氟丙酮或二苯甲酰甲烷,亚砜类配体为二苯基亚砜或二甲基亚砜。 5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述无机盐中还含有硝酸镧,所述硝酸镧与硝酸铕的摩尔比为1-5:1。 6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述无机盐中还含有硝酸钆,所述硝酸钆与硝酸铕的摩尔比为1-5:1。 7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤A中,所述反应的温度为70-75℃,pH值为6.5-7.0,反应时间为85-90 min;步骤B中,所述反应的温度为90-95℃,pH值为7.0-7.5,反应时间为7-8 h。 8.一种稀土配合物红色荧光材料,其特征在于,所述稀土配合物红色荧光材料由权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到。 9.根据权利要求8所述的稀土配合物红色荧光材料,其特征在于,所述稀土配合物红色荧光材料的化学式为[EuRe](P1)(PTA)(P2),x、a、b、c为摩尔含量;其中,Re选自La或Gd,0<x≤1;P1为β-二酮类配位单元,PTA为对苯二甲酸配位单元,P2为亚砜类配位单元, 1≤a≤2,0.5≤b≤1,c=2。 10.根据权利要求8或9所述的稀土配合物红色荧光材料,其特征在于,所述稀土配合物红色荧光材料的化学式为Eu(NTA)(PTA)(DBSO)、Eu(NTA)(PTA)( DMSO)、Eu(NTA)(PTA)(DBSO)、Eu(NTA)(PTA)(DMSO)、Eu(DBM)(PTA)(DBSO)、Eu(DBM)(PTA)( DMSO)、Eu(DBM)(PTA)(DBSO)、Eu(DBM)(PTA)(DMSO)、EuLa(NTA)(PTA)(DBSO)、EuLa(DBM)(PTA)( DMSO)、EuGd(NTA)(PTA)(DBSO)或EuGd(DBM)(PTA)(DMSO)。

    说明书

    技术领域

    本发明属于材料科学技术领域,具体涉及一种稀土配合物红色荧光材料的制备方法及由该制备方法得到的稀土配合物红色荧光材料。

    背景技术

    稀土发光配合物的用途极为广泛,例如可将稀土发光配合物搀杂于聚合物基质中制成发光油墨用于商品防伪,或制成发光涂料发光塑料用于显示、装饰。稀土发光配合物的色纯度高,可作为发光层应用于有机电致发光器件。同时,稀土配合物发光材料还可应用于农业光能转换薄膜能改善作物光照条件,增强植物对蓝光或红光的吸收,能使作物增产、增收和品质优越。稀土发光配合物也可制成能提高光电转换效率的荧光浓集器而应用于太阳能电池。此外,稀土发光配合物还被用于荧光免疫分析和稀土探针,可为生命科学的研究提供许多生物微观结构方面的信息。

    目前的稀土配合物红色荧光材料主要有两类。一类是稀土铕-β-二酮类配合物红色荧光材料。CN1470593A中公开了一种以β-二酮类(二苯甲酰甲烷、2-噻吩甲酰三氟丙酮)为第一配体,以邻菲洛啉为第二配体制备的红光稀土有机配合物电致发光材料,其发光效率可高达4.7cd/A。但这一类配合物红色荧光材料多为单核结构,其光热稳定性较差,且成本较高,因此在实际应用中受到了较多限制。CN101560384A中公开了一种铕-三氟乙酰丙酮-邻菲啰啉/二氧化硅/壳型纳米复合荧光材料,通过将铕-β-二酮类红色配合物荧光材料与无机材料复合,能有效提高铕-β-二酮类红色配合物荧光材料的稳定性,但是其应用范围受到更多限制,不能得到广泛使用,且成本较高。另一类红色荧光材料是稀土铕-羧酸类红色配合物荧光材料,由于这一类红色配合物荧光材料具有一维、二维、甚至三维的聚合物结构特征,因而其具有较好的热稳定性和荧光稳定性,且成本低。例如,CN101412908A中公开了吡啶三酸Eu3+红色配合物荧光材料,其具有400℃的高热稳定性。但羧酸类铕配合物由于羧基具有多样配位方式,有些配位方式的结构刚性较弱(如桥式配位),能量传递效率较低,所以这一类红色配合物荧光材料的发光强度较弱。目前对于稀土铕羧酸类配合物发光强度弱这一瓶颈问题也一直未找到好的解决方法。

    发明内容

    本发明解决了现有技术中存在稀土配合物红色荧光材料难以兼具高热稳定性、高发光强度和低成本的技术问题。

    本发明提供了一种稀土配合物红色荧光材料的制备方法,包括以下步骤:

    A、将含有硝酸铕的无机盐与β-二酮类配体、亚砜类配体反应,得到先导化合物;

    B、往先导化合物中加入对苯二甲酸,反应后得到所述稀土配合物红色荧光材料。

    本发明还提供了一种稀土配合物红色荧光材料,所述稀土配合物红色荧光材料由本发明提供的制备方法制备得到。

    本发明提供的稀土配合物红色荧光材料的制备方法中,通过采用分步配位方式,具体先将含硝酸铕的无机盐与β-二酮类配体、亚砜类配体合成先导化合物,然后在后续对苯二甲酸的羧基与稀土铕离子的配位过程中,通过β-二酮类结构单元、亚砜类结构单元形成的较大空间位阻阻止羧基的桥式配位,从而实现羧基的双齿螯合配位的靶向合成,提高对苯二甲酸的羧基与稀土铕离子之间的能量传递效率,将稀土铕-β-二酮类红色配合物的高发光强度与羧酸类稀土铕配合物的高热稳定性有机结合,从而得到的稀土配合物红色荧光材料能兼具较高的发光效率和热稳定性能。同时,本发明提供的制备方法简单,原材料成本较低,对人体、动物和环境不会产生有害影响,不会破坏生态和环境。

    附图说明

    图1为红色荧光材料S1、S2的激光光谱谱图。

    图2为红色荧光材料S1、S2在77K、370 nm下的发射光谱谱图。

    具体实施方式

    本发明提供了一种稀土配合物红色荧光材料的制备方法,包括以下步骤:

    A、将含有硝酸铕[Eu(NO3)3]的无机盐与β-二酮类配体、亚砜类配体反应,得到先导化合物;

    B、往先导化合物中加入对苯二甲酸(PTA),反应后得到所述稀土配合物红色荧光材料。

    本发明中,所述步骤A、B中的反应均在溶剂中进行。通过溶剂热反应能有效保证无机盐与配体充分接触,促进配位反应的进行。本发明中,所述溶剂为溶剂反应中的常用溶剂乙醇或二甲基亚砜,优选情况下,所述溶剂为乙醇。具体地,在将无机盐与β-二酮类配体、亚砜类配体反应之前,将其分别配制成乙醇溶液,然后再将各溶液混合均匀即可。在配制乙醇溶液的过程中,溶剂的用量在本领域的常规范围内即可,本发明没有特殊规定。同理,也可将对苯二甲酸(PTA)配制成乙醇溶液,然后将其与先导化合物体系混合后反应。

    步骤A中,所述无机盐与β-二酮类配体的摩尔比为1:1-2。无机盐与亚砜类配体的摩尔比为1:2。其中,所述β-二酮类配体可为β-萘酰三氟丙酮(NTA)或二苯甲酰甲烷(DBM)。所述亚砜类配体为二苯基亚砜(DBSO)或二甲基亚砜(DMSO)。

    步骤B中,无机盐与对苯二甲酸(PTA)的摩尔比为1:0.5-1。

    本发明中,所述无机盐与β-二酮类配体、亚砜类配体的摩尔比以及无机盐与对苯二甲酸(PTA)的摩尔比中,无机盐以所含有的稀土元素的摩尔含量计,β-二酮类配体以二酮结构单元计,亚砜类配体以亚砜结构单元计,对苯二甲酸(PTA)以苯环计。

    本发明中,所述无机盐中还可含有硝酸镧[La(NO3)3]和/或硝酸钆[Gd(NO3)3]。例如,作为本发明的一种优选实施方式,所述无机盐中还含有硝酸镧[La(NO3)3]。其中,所述硝酸铕[Eu(NO3)3]与硝酸镧[La(NO3)3]的摩尔比为1:1-5。作为本发明的另一种优选实施方式,所述无机盐中还含有硝酸钆[Gd(NO3)3]。其中,所述硝酸铕[Eu(NO3)3]与硝酸钆[Gd(NO3)3]的摩尔比为1:1-5。

    本发明中,步骤A、步骤B中的反应均优选在溶剂中进行,步骤B为溶剂热反应。具体地,步骤A中,所述反应的温度为70-75 ℃,pH值为6.5-7.0,反应时间为85-90 min。步骤B中,所述反应的温度为90-95 ℃,pH值为7.0-7.5,反应时间为7-8 h。

    本发明还提供了一种稀土配合物红色荧光材料,所述稀土配合物红色荧光材料由本发明提供的制备方法制备得到。本发明提供的稀土配合物红色荧光材料能兼具有较高的发光效率和热稳定性能。

    具体地,所述稀土配合物红色荧光材料的化学式为[EuxRe(1-x)](P1)a(PTA)b (P2)c,x、a、b、c为摩尔含量;其中,Re选自La或Gd,0<x≤1;P1为β-二酮类配位单元,PTA为对苯二甲酸配位单元,P2为亚砜类配位单元,1≤a≤2,0.5≤b≤1,c=2。

    具体地,作为本发明的优选实施方式,所述稀土配合物红色荧光材料的化学式为Eu2(NTA)4(PTA)(DBSO)4(式I)、Eu2(NTA)4(PTA)(DMSO)4、Eu2(NTA)2(PTA)2(DBSO)4(式II)、Eu2(NTA)2(PTA)2(DMSO)4、Eu2(DBM)4(PTA)(DBSO)4、Eu2(DBM)4(PTA)(DMSO)4、Eu2(DBM)2(PTA)2(DBSO)4、Eu2(DBM)2(PTA)2(DMSO)4、EuLa(NTA)4(PTA)(DBSO)4(式III)、EuLa(DBM)4(PTA)(DMSO)4、EuGd(NTA)2(PTA)2(DBSO)4(式IV)或EuGd(DBM)2(PTA)2(DMSO)4。

     

                           式I                                          式II

     

                     式III                                          式IV

    为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。实施例及对比例中所采用原料均通过商购得到,本发明没有特殊限定。

    实施例1

    将Eu(NO3)3、β-萘酰三氟丙酮(NTA)、对苯二甲酸(PTA)与二苯基亚砜(DBSO)按摩尔比为2:4:1:4分别配制成乙醇溶液。随后,把Eu(NO3)3、NTA与DBSO的乙醇溶液按摩尔比为1:2:2混合,调节体系pH值为6.5-7.0,水浴加热至75 ℃,搅拌、回流85min,得到先导化合物体系。接着将PTA的乙醇溶液滴加到先导化合物体系中,调节溶液pH值为7.0-7.5,将混合体系转入内衬聚四氟乙烯的反应釜中,90℃恒温反应8h,冷却后取出产物,过滤沉淀并用蒸馏水与乙醇洗涤两次,用乙醇重结晶提纯,恒温干燥后即得到本实施例的稀土配合物红色荧光材料S1,化学式为Eu2(NTA)4(PTA)(DBSO)4,具有式I所示结构。

    实施例2

    将Eu(NO3)3、β-萘酰三氟丙酮(NTA)、对苯二甲酸(PTA)与二苯基亚砜(DBSO)按摩尔比为1:1:1:2分别配制成乙醇溶液。随后,把Eu(NO3)3、NTA与DBSO的乙醇溶液按摩尔比为1:1:2混合,调节体系pH值为6.5-7.0,水浴加热至70 ℃,搅拌、回流90min,得到先导化合物体系。接着将PTA的乙醇溶液滴加到先导化合物体系中,调节溶液pH值为7.0-7.5,将混合体系转入内衬聚四氟乙烯的反应釜中,95℃恒温反应7h,冷却后取出产物,过滤沉淀并用蒸馏水与乙醇洗涤两次,用乙醇重结晶提纯,恒温干燥后即得到本实施例的稀土配合物红色荧光材料S2,化学式为Eu2(NTA)2(PTA)2(DBSO)4,具有式II所示结构。

    实施例3

    将Eu(NO3)3、二苯甲酰甲烷 (DBM)、对苯二甲酸(PTA)与二苯基亚砜(DBSO)按摩尔比为2:4:1:4分别配制成乙醇溶液。随后,把Eu(NO3)3、DBM与DBSO的乙醇溶液按摩尔比为1:2:2混合,调节体系pH值为6.5-7.0,水浴加热至75 ℃,搅拌、回流85min,得到先导化合物体系。接着将PTA的乙醇溶液滴加到先导化合物体系中,调节溶液pH值为7.0-7.5,将混合体系转入内衬聚四氟乙烯的反应釜中,90℃恒温反应8h,冷却后取出产物,过滤沉淀并用蒸馏水与乙醇洗涤两次,用乙醇重结晶提纯,恒温干燥后即得到本实施例的稀土配合物红色荧光材料S3,化学式为Eu2(DBM)4(PTA)(DBSO)4。

    实施例4

    将Eu(NO3)3、二苯甲酰甲烷 (DBM)、对苯二甲酸(PTA)与二苯基亚砜(DBSO)按摩尔比为1:1:1:2分别配制成乙醇溶液。随后,把Eu(NO3)3、DBM与DBSO的乙醇溶液按摩尔比为1:1:2混合,调节体系pH值为6.5-7.0,水浴加热至75 ℃,搅拌、回流90min,得到先导化合物体系。接着将PTA的乙醇溶液滴加到先导化合物体系中,调节溶液pH值为7.0-7.5,将混合体系转入内衬聚四氟乙烯的反应釜中,90℃恒温反应8h,冷却后取出产物,过滤沉淀并用蒸馏水与乙醇洗涤两次,用乙醇重结晶提纯,恒温干燥后即得到本实施例的稀土配合物红色荧光材料S4,化学式为Eu2(DBM)2(PTA)2(DBSO)4。

    实施例5

    将Eu(NO3)3、La(NO3)3、β-萘酰三氟丙酮(NTA)、对苯二甲酸(PTA)与二苯基亚砜(DBSO)按摩尔比为1:1:4:1:4分别配制成乙醇溶液。随后,把Eu(NO3)3、La(NO3)3、NTA与DBSO的乙醇溶液按摩尔比为1:1:4:4混合,调节体系pH值为6.5-7.0,水浴加热至75 ℃,搅拌、回流90min,得到先导化合物体系。接着将PTA的乙醇溶液滴加到先导化合物体系中,调节溶液pH值为7.0-7.5,将混合体系转入内衬聚四氟乙烯的反应釜中,90℃恒温反应8h,冷却后取出产物,过滤沉淀并用蒸馏水与乙醇洗涤两次,用乙醇重结晶提纯,恒温干燥后即得到本实施例的稀土配合物红色荧光材料S5,化学式为EuLa(NTA)4(TPA)(DBSO)4,具有式III所示结构。

    实施例6

    将Eu(NO3)3、Gd(NO3)3、β-萘酰三氟丙酮(NTA)、对苯二甲酸(PTA)与二苯基亚砜(DBSO)按摩尔比为1:1:2:2:4分别配制成乙醇溶液。随后,把Eu(NO3)3、Gd(NO3)3、NTA与DBSO的乙醇溶液按摩尔比为1:1:2:4混合,调节体系pH值为6.5-7.0,水浴加热至75 ℃,搅拌、回流90min,得到先导化合物体系。接着将PTA的乙醇溶液滴加到先导化合物体系中,调节溶液pH值为7.0-7.5,将混合体系转入内衬聚四氟乙烯的反应釜中,90℃恒温反应8h,冷却后取出产物,过滤沉淀并用蒸馏水与乙醇洗涤两次,用乙醇重结晶提纯,恒温干燥后即得到本实施例的稀土配合物红色荧光材料S6,化学式为EuGd (NTA)2(TPA)2(DBSO)4,具有式IV所示结构。

    实施例7

    将Eu(NO3)3、La(NO3)3、β-萘酰三氟丙酮(NTA)、对苯二甲酸(PTA)与二苯基亚砜(DBSO)按摩尔比为0.5:1.5:4:1:4分别配制成乙醇溶液。随后,把Eu(NO3)3、La(NO3)3、NTA与DBSO的乙醇溶液按摩尔比为0.5:1.5:4:4混合,调节体系pH值为6.5-7.0,水浴加热至75 ℃,搅拌、回流90min,得到先导化合物体系。接着将PTA的乙醇溶液滴加到先导化合物体系中,调节溶液pH值为7.0-7.5,将混合体系转入内衬聚四氟乙烯的反应釜中,90℃恒温反应8h,冷却后取出产物,过滤沉淀并用蒸馏水与乙醇洗涤两次,用乙醇重结晶提纯,恒温干燥后即得到本实施例的稀土配合物红色荧光材料S7,化学式为Eu0.5La1.5(NTA)4(TPA)(DBSO)4。

    实施例8

    将Eu(NO3)3、Gd(NO3)3、β-萘酰三氟丙酮(NTA)、对苯二甲酸(PTA)与二苯基亚砜(DBSO)按摩尔比为0.4:1.6: 2:2:4分别配制成乙醇溶液。随后,把Eu(NO3)3、Gd(NO3)3、NTA与DBSO的乙醇溶液按摩尔比为0.4:1.6: 2:4混合,调节体系pH值为6.5-7.0,水浴加热至75 ℃,搅拌、回流90min,得到先导化合物体系。接着将PTA的乙醇溶液滴加到先导化合物体系中,调节溶液pH值为7.0-7.5,将混合体系转入内衬聚四氟乙烯的反应釜中,90℃恒温反应8h,冷却后取出产物,过滤沉淀并用蒸馏水与乙醇洗涤两次,用乙醇重结晶提纯,恒温干燥后即得到本实施例的稀土配合物红色荧光材料S8,化学式为Eu0.4Gd1.6 (NTA)2(TPA)2(DBSO)4。

    对比例1

    将Eu(NO3)3、β-萘酰三氟丙酮(NTA)与二苯基亚砜(DBSO)按摩尔比为1:3:2分别配制成乙醇溶液后混合,并保持混合体系的pH值为6.0-7.0,水浴加热至75℃,搅拌、回流2h,得到沉淀。过滤沉淀,并依次用蒸馏水与乙醇洗涤,乙醇重结晶提纯后得到浅黄色沉淀,恒温干燥后得到本对比例的红色荧光材料DS1,化学式为Eu(NTA)3(DBSO)2。

    对比例2

    将Eu(NO3)3、对苯二甲酸(PTA)与二苯基亚砜(DBSO)按摩尔比为2:3:4分别配制成乙醇溶液后混合,并保持混合体系的pH值为6.5-7.5,水浴加热至75℃,搅拌、回流2h,得到浅白色沉淀。过滤沉淀,并依次用蒸馏水与乙醇洗涤,乙醇重结晶提纯后得到浅白色沉淀,恒温干燥后得到本对比例的红色荧光材料DS2,化学式为Eu2(PTA)3(DBSO)4。

    性能测试:

    1、激发光谱:

    采用Fluorolog FL3–L1型荧光光谱仪(American JOBIN YVON),以616 nm为监控波长,对红色荧光材料S1、S2进行测试,得到图1所示激发光谱。

    由图1所示的激发光谱可以看出,红色荧光材料S1、S2 的最佳激发波长在370 nm附近。

    2、发射光谱:

    采用Fluorolog FL3–L1型荧光光谱仪(American JOBIN YVON),以波长λ=370 nm为监控波长,测定红色荧光材料S1、S2在温度为77K时的发射光谱,得到图2所示谱图。

    由图2所示的发射光谱可以看出,S1、S2的5D0→7F0跃迁发射峰没有被配体的配位场劈裂,仅仅表现为一个锐峰,说明这两种红色荧光材料中Eu(III)所处的化学环境单一,即对苯二甲酸羧基是以单一双齿螯合配位方式与Eu(III)进行配位的。

    3、发光强度、光热稳定性:

    采用Fluorolog FL3–L1型荧光光谱仪(American JOBIN YVON),均以各自的最佳激发波长为监控波长,测定各红色荧光材料S1-S6、DS1-DS2的相对发光强度。采用SHDT-40 型热分析仪(日本),在动态空气中以10 ℃ min-1 的升温速度升温,测定红色荧光材料S1-S6、DS1-DS2的热分解温度。测试结果如表1所示。

    从上表1的测试结果可以看出,采用本发明提供的制备方法制备得到的红色荧光材料兼具有较高的相对发光强度和热分解温度,即有效提高了红色荧光材料的发光强度和热稳定性。

    由S5、S6与铕-羧酸类红色荧光材料样品DS2的测试结果比较可以看出,作为本发明优选实施方式的红色荧光材料在保持了较好的热稳定性的同时其发光强度分别比DS2提高了4.0与2.7倍。

    由S5、S6与铕-β-二酮类红色荧光材料样品DS1的测试结果比较可以看出,作为本发明优选实施方式的红色荧光材料在保持了强发光强度的同时又增强了热稳定性,且原材料成本也大大降低。

    以上实施例仅为本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,所作出的若干改进,也应视为本发明的保护范围。

    关 键  词:
    一种 稀土 配合 红色 荧光 材料 制备 方法
      专利查询网所有文档均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    0条评论

    还可以输入200字符

    暂无评论,赶快抢占沙发吧。

    关于本文
    本文标题:一种稀土配合物红色荧光材料的制备方法及稀土配合物红色荧光材料.pdf
    链接地址:https://www.zhuanlichaxun.net/p-9114919.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

    copyright@ 2017-2018 zhuanlichaxun.net网站版权所有
    经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1