一種紫色熒光材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種紫色熒光材料及其制備方法，將具有-CONHCO-與及-COCH2CO-結(jié)構(gòu)的巴比妥酸和去離子水與具有光學(xué)活性的鎘離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)制得一種具有一定空間結(jié)構(gòu)的巴比妥酸鎘化合物，分子式為C8H10N4O8Cd，分子量為402.59，晶系為斜方，空間群為Ibam，晶胞參數(shù)a＝12.5498b＝13.967c＝6.9470α＝90.00°，β＝90.00°，γ＝90.00°。該化合物熒光材料含有豐富光學(xué)活性和獨(dú)特配位構(gòu)型的Cd(II)離子和含氮雜環(huán)，有利于電子躍遷和能量傳遞，具有獨(dú)特的光電活性，顯示出獨(dú)特的紫色熒光發(fā)射性能，可作為熒光材料應(yīng)用。
【專利說明】一種紫色熒光材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種紫色熒光材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 受紫外線、X-射線和電子射線等照射后而發(fā)光、在照射停止后發(fā)光也很快停止的 物質(zhì)稱為熒光物質(zhì)，所發(fā)出的光稱為熒光。早在1575年，就有人在陽光下觀察到菲律賓 紫檀木切片的黃色水溶液呈現(xiàn)極為可愛的天藍(lán)色。1852年，G.G.斯托克斯用分光計(jì)觀察奎 寧和葉綠素溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)它們所發(fā)出的光的波長比入射光的波長稍長，由此判明這種現(xiàn)象 是由于物質(zhì)吸收了光能并重新發(fā)出不同波長的光線，而不是由于光的漫射作用引起的。斯 托克斯稱這種光為熒光。隨著對熒光物質(zhì)的研究日益活躍，新的熒光材料不斷涌現(xiàn)，它們 使其在多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用.
[0003] 熒光材料，通常是指某種物質(zhì)能將接受到的外界能量吸收并儲(chǔ)存起來，并能夠在 黑暗的地方將其轉(zhuǎn)化為光能的一類材料，分為無機(jī)熒光材料和有機(jī)熒光材料。無機(jī)熒光材 料的代表為稀土離子發(fā)光及稀土熒光材料，其優(yōu)點(diǎn)是吸收能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換率高，稀土配合物中 心離子的窄帶發(fā)射有利于全色顯示，且物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。由于稀土離子具有豐富的能級 和4f電子躍遷特性，使稀土成為發(fā)光寶庫，為高科技領(lǐng)域特別是信息通訊領(lǐng)域提供了性 能優(yōu)越的發(fā)光材料。常見的無機(jī)熒光材料是以堿土金屬的硫化物（如ZnS、CaS)鋁酸鹽 (SrAl 204, CaAl204, BaAl204)等作為發(fā)光基質(zhì)，以稀土鑭系元素[銪（Eu)、釤（Sm)、鉺（Er)、釹 (Nd)等]作為激活劑和助激活劑。無機(jī)熒光體的傳統(tǒng)制備方法是高溫固相法，但隨著新技 術(shù)的快速更新，發(fā)光材料性能指標(biāo)的提高需要克服經(jīng)典合成方法所固有的缺陷，一些新的 方法應(yīng)運(yùn)而生，如燃燒法、溶膠-凝膠法、水熱沉淀法、微波法等。在發(fā)光領(lǐng)域中，有機(jī)材料 的研究日益受到人們的重視。
[0004] 熒光材料具有優(yōu)良的吸收紫外線并發(fā)射可見光的性能，基于熒光材料的該特點(diǎn)， 它在農(nóng)業(yè)、工業(yè)和醫(yī)藥學(xué)方面都有廣泛的應(yīng)用。例如，熒光防偽纖維，這種防偽纖維本身具 有熒光性質(zhì)，主要用于制造熒光防偽紙。這是在熒光防偽油墨的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新 的高科技防偽技術(shù)，它涉及熒光粉的制造、紡絲工藝的控制及造紙工藝等諸多領(lǐng)域，具有 優(yōu)良的安全性，同時(shí)它還具有在特殊光線下易識(shí)別的性質(zhì)，所以可以滿足各個(gè)需要防偽領(lǐng) 域的要求。又如，道路標(biāo)志牌熒光涂料，這種高性能溶劑型道路標(biāo)志涂料，由熒光材料與涂 料由非熱熔型生產(chǎn)工藝制成，它由馬路畫線漆為基礎(chǔ)材料，加一定量的偶聯(lián)劑與熒光材料 配制而成。該產(chǎn)品主要用于道路標(biāo)志場合，可在常溫下刷漆，不需專用工具，干燥快，附 著力強(qiáng)，反光性高，生產(chǎn)使用方便。在醫(yī)用方面，熒光材料的應(yīng)用主要集中于生物分子的 熒光標(biāo)記，這里所說的熒光標(biāo)記一般是指用稀土金屬離子標(biāo)記蛋白質(zhì)（抗體或抗原），通 過超微量分析瞬時(shí)分辨熒光分析技術(shù)來檢測稀土離子的熒光強(qiáng)度。由于熒光強(qiáng)度與所含抗 體或抗原的濃度成比例，從而可以計(jì)算出測試樣品中抗體或抗原的數(shù)量（濃度）。該項(xiàng)技 術(shù)目前已在芬蘭的LKB公司達(dá)到了實(shí)用化階段。
[0005] 近年來的研究發(fā)現(xiàn)許多配體分子在自由狀態(tài)下不發(fā)光或發(fā)光很弱，形成配合物后 轉(zhuǎn)變成強(qiáng)發(fā)光物質(zhì)。如8-羥基喹啉是一個(gè)在分析中常用的配位試劑，幾乎不發(fā)熒光，但是， 其與Be、Ga、In、Sc、Th、Cd和Zr金屬離子卻能形成發(fā)光配合物。這是因?yàn)樾纬膳浜衔锖螅?配體的結(jié)構(gòu)變得更為剛性，從而大大減少了無輻射躍遷幾率而使得輻射躍遷幾率得以顯著 提高。稀土配合物如Eu 3+、Yb2+、Sm2+和Ce3+因存在f-d輻射躍遷而常?？梢杂^察到它們的 發(fā)光現(xiàn)象，尤其是Tb 3+和Eu3+的輻射躍遷落在可見光區(qū)而引起人們更多的關(guān)注，但是，過渡 金屬配合的發(fā)光情況較少見。我們采用鎘鹽、巴比妥酸和去離子水作為原料，制備了一種新 型的巴比妥酸鎘的化合物，該化合物作為一種紫色熒光材料具有潛在的應(yīng)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)，提供一種具有良好的紫色熒光發(fā)射 性能的鎘化合物熒光材料及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明為解決上述問題而采取的技術(shù)方案為：一種紫色熒光材料，其特征 在于該紫色熒光材料是一種具有一定空間結(jié)構(gòu)的巴比妥酸鎘的化合物，其結(jié)構(gòu)式為 [Cd (C4H3N203) 2 (H20) 2]n，分子式為C8H1(lN40 8Cd，分子量為402. 59,晶系為斜方，空間群為Ibam， 晶胞參數(shù)a = 12. 5498 A，b = 13. 967 A，c = 6. 9470 Α，α = 90. 00。，β = 90. 00。，γ =90.00°，鎘離子為六配位八面體幾何構(gòu)型，它與來自四個(gè)巴比妥酸配體中的四個(gè)氧原子 和來自不同的兩個(gè)配位水中的氧原子配位。Cd-Ο鍵的鍵長范圍為2. 250(5)-2. 270(2) A。 化合物通過氧橋形成一維無限鏈狀結(jié)構(gòu)，相鄰的Cd原子之間的距離為3. 4735 A。Cel··· Cd…Cd之間成一條直線。
[0008] 上述巴比妥酸鎘化合物熒光材料的制備方法，包括以下步驟：
[0009] (1)稱取適量的Cd(0Ac)2 · 2H20、巴比妥酸（摩爾比為1:1?4)用2-8ml去離子 水加熱溶解冷卻后置于試管中。
[0010] ⑵用滴管往試管中逐滴加入3ml乙醇，用封口膜將試管口封起來，在封口膜上扎 幾個(gè)小孔。
[0011] (3)將溶液靜置，兩個(gè)星期后析出淺黃色塊狀晶體，過濾得到晶體即為巴比妥酸鎘 的化合物。
[0012] 優(yōu)選地，所述參加反應(yīng)的物質(zhì)是分析純。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：以化合物鎘鹽、巴比妥酸和去離子水為原料 進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)制得一種新型的巴比妥酸鎘的化合物，該化合物作為紫色熒光發(fā)射材料，具 有準(zhǔn)確的空間結(jié)構(gòu)，獨(dú)特的鍵長和配位幾何構(gòu)型（圖1)和準(zhǔn)確的分子式。鎘離子為六配位 幾何構(gòu)型，分子中含有豐富光學(xué)活性的Cd (II)離子、-C0NHC0-及-C0CH2C0-結(jié)構(gòu)以及含氮 雜環(huán)等，上述這些特征對化合物電子躍遷和能量傳遞產(chǎn)生復(fù)雜的獨(dú)特的影響，從而使化合 物具有獨(dú)特的光電活性。上述所制備的材料具有獨(dú)特的紫色熒光發(fā)射性能，作為熒光材料 具有潛在的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的鎘化合物的結(jié)構(gòu)單元圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明的鎘化合物熒光發(fā)射光譜。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017] 實(shí)施例1 :
[0018] 稱取 Cd(OAc)2 ·2Η20(0· 021g, 0· lmmol)、巴比妥酸（0· 026g, 0· 2mmol)、用 4ml 去離 子水加熱溶解冷卻后置于l〇ml的試管中，用滴管逐滴往試管中加入3ml乙醇，用封口膜將 試管口封起來，在封口膜上扎幾個(gè)小孔，溶液揮發(fā)兩個(gè)星期后析出淺黃色塊狀晶體，即為所 述的巴比妥酸鎘的化合物。
[0019] 實(shí)施例2:
[0020] 稱取 Cd (OAc) 2 ·2Η20 (0· 021g, 0· lmmol)、巴比妥酸（0· 013g, 0· lmmol)、用 2ml 去離 子水加熱溶解冷卻后置于l〇ml的試管中，用滴管逐滴往試管中加入3ml乙醇，用封口膜將 試管口封起來，在封口膜上扎幾個(gè)小孔，溶液揮發(fā)兩個(gè)星期后析出淺黃色塊狀晶體，即為所 述的巴比妥酸鎘的化合物。
[0021] 實(shí)施例3:
[0022] 稱取 Cd (OAc) 2 ·2Η20 (0· 021g, 0· lmmol)、巴比妥酸（0· 039g, 0· 3mmol)、用 6ml 去離 子水加熱溶解冷卻后置于l〇ml的試管中，用滴管逐滴往試管中加入3ml乙醇，用封口膜將 試管口封起來，在封口膜上扎幾個(gè)小孔，溶液揮發(fā)兩個(gè)星期后析出淺黃色塊狀晶體，即為所 述的巴比妥酸鎘的化合物。
[0023] 實(shí)施例4 :
[0024] 稱取 Cd (OAc) 2 ·2Η20 (0· 021g, 0· lmmol)、巴比妥酸（0· 052g, 0· 4mmo 1)、用 8ml 去離 子水加熱溶解冷卻后置于15ml的試管中，用滴管逐滴往試管中加入3ml乙醇，用封口膜將 試管口封起來，在封口膜上扎幾個(gè)小孔，溶液揮發(fā)兩個(gè)星期后析出淺黃色塊狀晶體，即為所 述的巴比妥酸鎘的化合物。
[0025] 上述實(shí)施例中制備的鋅化合物為塊狀固體，經(jīng)測定其分子式為C8H1(lN 408Cd，其空間 結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
[0026] 將所制得的鎘化合物自然風(fēng)干后進(jìn)行熒光性能測試，該化合物顯示出良好的紫色 熒光發(fā)射性能，如圖2所示。
[0027] 所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并 不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種鎘化合物熒光材料，其特征在于該鎘化合物熒光材料是一種具有一定空間結(jié) 構(gòu)的巴比妥酸鎘化合物：其結(jié)構(gòu)式為似⑴況叫么出沖丄:分子式為^^^^^山分子量 為402. 59,晶系為斜方，空間群為Ibam，晶胞參數(shù)a = 12. 5498 A，b = 13. 967 A，C = 6· 9470 Α，α = 90.00°，β = 90.00°，γ = 90.00°，鎘離子為六配位的變形八面體幾 何構(gòu)型，它與來自四個(gè)巴比妥酸配體中的四個(gè)氧原子和來自不同的兩個(gè)配位水中的氧原子 配位。Cd-Ο鍵的鍵長范圍為2. 250(5)-2. 270(2) Α。化合物通過氧橋形成一維無限鏈狀結(jié) 構(gòu)，相鄰的Cd原子之間的距離為3. 4735 A。Cd…Cd…Cd之間成一條直線。
2. -種鎘化合物熒光材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 稱取摩爾比為1:4的二水合醋酸鋅、巴比妥酸，用去離子水加熱溶解冷卻后置于 10ml的試管中。 (2) 用滴管向試管中逐滴滴加2-8ml去離子水，用封口膜將試管封起來，在封口膜上扎 幾個(gè)小孔。 (3) 溶液揮發(fā)兩個(gè)星期后，析出淺黃色塊狀晶體，即為所述的巴比妥酸鎘化合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述參加反應(yīng)的物質(zhì)為化學(xué)純。
【文檔編號(hào)】C07F3/08GK104119366SQ201410377914
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】康晶燕, 李星, 趙亞云, 趙秀華 申請人:寧波大學(xué)