稀土发光复合材料制备方法

随着科学技术的发展,单一性质的材料已不能满足人们的需要，通过两种或多种材料的功能复合、性能互补和优化,可以制备出性能优异的复合材料，有机/无机杂化复合材料制备技术应运而生，由于两相间存在较强的作用力或形成了互穿网络,微区的尺寸通常在纳米级,有时甚至是分子水平级的,所以材料的透明度极高，二者的复合也为改善稀土配合物的发光性能提供了条件；目前，对于第一类杂化发光材料的制备有3种方法，方法一是在制备杂化基质的溶胶-凝胶前驱体溶液中加入预先合成好的稀土有机配合物，在溶胶向凝胶转变的过程中，稀土配合物被包裹于基质的微孔中；方法二是先合成一定的基质材料，然后将基质材料浸渍于稀土配合物的溶液中得到发光杂化材料；方法三为在基质形成的过程中原位合成稀土配合物。但在上述三种方法制备的第一类杂化材料中因为组分之间存在较弱的作用力，很难抑制活性中心即稀土离子产生簇，而且组分分布不均匀，掺杂物容易被滤去，同时，这些制备技术本身也相对复杂些。第二类杂化材料的特点是有机组分与无机组分之间存在很强的作用力，一般以共价键的形式相连。这类材料对于发光中心离子的固定有很好的作用，而且组分可以在分子水平上均匀分布，因而可以有效地避免活性中心的团聚。近年来，这类材料的研究引起了材料科学家的广泛兴趣。Okamoto等采用将稀土离子与含配位基团的聚合物反应的方法制备了几个系列发光稀土高分子配合物，所使用的聚合物有3类：1)含羧基或磺酸基的聚合物；2)含β-二酮结构的聚合物；3)部分被羧芳酰基取代的聚苯乙烯。但是这种方式制备稀土高分子，不可能获得荧光强度较高的发光材料。随着稀土含量的增加，这些聚合物会出现“浓度猝灭”现象，这是因为稀土离子配位数较高，以这种方式合成的配合物中稀土离子配位数得不到满足，便发生离子聚集形成离子簇，造成荧光猝灭。另一种方法是以小分子稀土配合物单体进行聚合。先合成稀土可聚合单体，然后均聚或共聚制得有机金属聚合物即为稀土络合物共聚高分子。用这种方法制得的荧光材料中稀土离子分布均匀、不成簇，因而稀土金属含量较高时仍能保持荧光强度随稀土含量增大线性递增，不出现浓度淬灭现象，并且可以制得透明度好的材料；但这种方法比较复杂，合成小分子稀土配合物单体的产率比较低，难以实现工业化生产，也有用有机硅烷修饰的邻菲罗啉和联吡啶等小分子配体，在稀土离子存在下通过水解缩聚TEOS和上述有机硅烷前驱体制得了无机/有机杂化复合材料，同时还有利用硅烷偶联剂将有机和无机部分连接起来，在溶胶-凝胶反应过程中引入稀土离子，所合成的这两种化合物具有两个作用，作为有机硅酸酯，可以用作溶胶-凝胶反应的前驱体，这种有机修饰的前驱体经过水解缩聚反应，形成网络结构；由于其带有有机杂环配体，又能与稀土离子配位，并通过所谓的天线效应来敏化稀土离子发光，还将稀土配合物嫁接于介孔基质中，但是，归结目前的技术方法，都存在着工艺相对复杂，各种控制性差，制备的材料物理、化学性能不够理想。

华炬新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项稀土发光复合材料制备方法，该技术综合利用了稀土元素长的激发态寿命、色纯度较高的特点；有机物作为配体可以将能量有效的传递给稀土离子，并具有良好的成膜性；无机基质具有良好的光、热稳定性和化学稳定性以及力学强度；采用低温溶胶-凝胶法原位合成有机/无机杂化复合材料，使两相以化学键紧密结合，并且溶胶状态很方便稀土离子的引入，使所得材料在较小尺寸上均匀混合，具有透明性；超声分散可以促进离子的碰撞，使反应快速进行，现将该稀土发光复合材料制备方法及实施例介绍如下供研究交流参考：（611511  561433）

该项目由华炬新产品研究所技术咨询委员会多位专家根据目前国内该领域最新技术推荐的新技术、新产品、新工艺，
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