一種顏色可調(diào)的新型稀土發(fā)光材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種顏色可調(diào)的新型稀土發(fā)光材料,該稀土發(fā)光材料的組成包括氨基粘土、均苯四甲酸鈉以及三價稀土元素離子;其中,氨基粘土和均苯四甲酸鈉的物質(zhì)的量之比為13:7;均苯四甲酸鈉(配體)和三價稀土元素離子(中心離子)的物質(zhì)的量之比為3:4。本發(fā)明在氨基粘土中以陰陽離子結(jié)合的方式引入了有機(jī)配體均苯四甲酸鈉,可以和稀土離子進(jìn)行配位。所得的稀土發(fā)光材料原料便宜易得,制備方法簡單,對環(huán)境友好,可塑性強(qiáng),具有較高的熒光強(qiáng)度,光穩(wěn)定性好,熒光壽命較長(0.37-1.00ms),并且可通過調(diào)節(jié)稀土離子的種類和含量而發(fā)出豐富多彩的熒光,可用于制作光學(xué)器件,發(fā)光薄膜等。
【專利說明】—種顏色可調(diào)的新型稀土發(fā)光材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明隸屬稀土發(fā)光材料領(lǐng)域,具體為一種顏色可調(diào)的新型稀土發(fā)光材料及其制備方法。
技術(shù)背景
[0002]層狀含鎂納米粘土是一種結(jié)構(gòu)上類似2:1型三八面體層狀硅酸鹽(蒙脫土),以滑石[Si8Mg6O2tl(OH)4]為母體的新型人工合成粘土,分子式為R8Si8Mg6O16(OH)415氨基粘土是這類粘土中最具代表性的一種,其R基為-(CH2)3NH2,分子量為1156,片層之間通過分子間作用力而平行排列,形成了空間有序的層狀結(jié)構(gòu),層間距(兩個平行片層的中心距離)約為
1.7nm。氨基粘土的一個重要性質(zhì),是它的氨基在水中可以結(jié)合質(zhì)子,使其各個片層均帶正電荷,從而使片層之間由于庫倫斥力的作用而發(fā)生剝離現(xiàn)象,最終在水中完全分散,形成溶膠;若加入羧酸鹽,由于電性中和,粘土片層會結(jié)合該羧酸鹽而發(fā)生重組,形成凝膠。利用氨基粘土的這一性質(zhì),可通過溶膠-凝膠法對其進(jìn)行修飾,從而得到所需性能的凝膠。
[0003]稀土元素的發(fā)光是基于它們的4f電子在f_f組態(tài)之內(nèi)或f_d組態(tài)之間的躍遷。具有未充滿的4f殼層的稀土原子或離子,其能級躍遷通道多達(dá)20余萬個,通過適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)可以發(fā)射從紫外到紅外各種波長的電磁波,可謂一巨大的“發(fā)光寶庫”,在信息技術(shù)、生物工程、能源技術(shù)以及國防科技等領(lǐng)域有著極高的應(yīng)用價值,是一種重要的戰(zhàn)略資源。
[0004]稀土元素和合適的有機(jī)配體結(jié)合形成的配合物,具有吸光能力強(qiáng),熒光色彩豐富且色純度高等優(yōu)點,在發(fā)光材料領(lǐng)域有著極其重要的地位,但其缺點是對光和熱不穩(wěn)定,易分解,導(dǎo)致其應(yīng)用受到了一定限制。氨基粘土作為一種無機(jī)基質(zhì),其光、熱、化學(xué)穩(wěn)定性較高,具有良好的可加工性,并且綠色環(huán)保,是稀土有機(jī)配合物的理想載體。
[0005]近年來,有關(guān)氨基粘土的性質(zhì)與應(yīng)用的研究逐漸增多,在發(fā)光材料領(lǐng)域的研究成果也有見諸報端,但和稀土配合物結(jié)合的相關(guān)研究成果還未浮現(xiàn)。本發(fā)明旨在通過溶膠-凝膠法將有機(jī)配體和氨基粘土結(jié)合形成凝膠,再進(jìn)一步和稀土離子結(jié)合得到稀土發(fā)光材料,具有原料便宜易得,反應(yīng)條件溫和,操作簡便,對環(huán)境友好等優(yōu)點。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是:提供一種顏色可調(diào)的新型稀土發(fā)光材料的制備方法。該方法首先將事先制備的氨基粘土溶于水形成溶膠,然后向其中加入一定濃度和體積的均苯四甲酸鈉水溶液制得凝膠,再將所得凝膠和三價稀土元素離子結(jié)合,并通過調(diào)節(jié)三價稀土元素離子的種類及含量,得到顏色可調(diào)的新型稀土發(fā)光材料。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0008]一種顏色可調(diào)的新型稀土發(fā)光材料,該稀土發(fā)光材料的組成包括氨基粘土、均苯四甲酸鈉以及三價稀土元素離子;其中,氨基粘土和均苯四甲酸鈉的物質(zhì)的量之比為13:7 ;均苯四甲酸鈉(配體)和三價稀土元素離子(中心離子)的物質(zhì)的量之比為3:4。
[0009]所述的稀土元素具體為:Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb中的一種或多種。[0010]其中,所述的氨基粘土的單元結(jié)構(gòu)式如下:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種顏色可調(diào)的新型稀土發(fā)光材料,其特征為該稀土發(fā)光材料的組成包括氨基粘土、均苯四甲酸鈉以及三價稀土元素離子;其中,氨基粘土和均苯四甲酸鈉的物質(zhì)的量之比為13:7 ;均苯四甲酸鈉(配體)和三價稀土元素離子(中心離子)的物質(zhì)的量之比為3:4 ; 其中,所述的氨基粘土的單元結(jié)構(gòu)如下式所示:
2.如權(quán)利要求1所述的顏色可調(diào)的新型稀土發(fā)光材料,其特征為所述的稀土元素具體為:Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm 和 Yb 中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的顏色可調(diào)的新型稀土發(fā)光材料的制備方法,其特征為包括如下步驟: (1)將六水合氯化鎂(MgCl2WH2O)在攪拌條件下溶于無水乙醇中,再將y-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)逐滴加入到反應(yīng)體系中,在室溫下攪拌24h,得到白色乳濁液,然后離心處理并棄去上清液,得到白色膠狀物,用無水乙醇洗滌該膠狀物2~3次,于80°C空氣中干燥,最后用研缽研細(xì),得到氨基粘土 ;其中,物料配比為質(zhì)量比六水合氯化鎂(MgCl2.6H20):Y-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES) = 1.68:2.5,每50mL無水乙醇加1.68g六水合氯化鎂; (2)取氨基粘土,加雙蒸水溶解,再加入70mmol/L均苯四甲酸鈉水溶液,出現(xiàn)白色膠狀物,攪拌以混合均勻,繼而加入93.35mmol/L的稀土氯化物乙醇溶液,攪拌并超聲處理,于80°C空氣中干燥,最后用研缽研細(xì),得到顏色可調(diào)的新型稀土發(fā)光材料;其中,物料配比為體積比雙蒸水:均苯四甲酸鈉水溶液:稀土氯化物乙醇溶液=0.34:0.40:0.40,每0.060 lg氨基粘土加0.34mL雙蒸水。
4.如權(quán)利要求3所述的顏色可調(diào)的新型稀土發(fā)光材料的制備方法,其特征所述的稀土氯化物具體為 NdCl3、SmCl3、EuC13、GdCl3、TbCl3, DyCl3, HoCl3, ErCl3, TmCl3 和 YbCl3 中的一種或多種。
【文檔編號】C09K11/06GK103694991SQ201310644088
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】李煥榮, 王天任, 李捧 申請人:河北工業(yè)大學(xué)