一種螢光顏色可調材料及其合成方法

2023-10-08 05:10:39 2

專利名稱：一種螢光顏色可調材料及其合成方法
技術領域：
本發明涉及螢光顏色可調材料及其合成方法。
技術背景隨著人們對螢光機理的深入研究，螢光材料在照明、光轉化薄膜、裝飾、 防偽、生物探針、高密度超薄的光學存儲、電致發光、光電導、光信息傳遞、X 射線影像、染料、分子電子學、雷射和閃爍計數技術等方面的應用範圍越來越 廣。傳統的螢光材料主要包括有機螢光材料(如具有剛性結構的芳香稠環化合物和具有共軛結構的分子內電荷轉移化合物)和無機螢光材料(IlA族的鎂、鈣、 鋇或IlB族的鋅、鎘等的硫化物、氧化物、鎢酸鹽、矽酸鹽等作為基質，稀土離 子和重金屬離子作為激活劑的物質)。傳統的有機螢光材料具有豐富的結構以及 螢光強度和顏色易調控等優點，但是其熱穩定性差，而且易被氧化分解，限制 了其應用範圍。相反，無機螢光材料具有穩定性高和不易被氧化的優點，但是 其螢光顏色不象有機螢光材料那樣易於調節，而且發光效率低。因而，利用結 構化學原理把JJ過渡金屬或稀土離子與有機配體組裝成的新型有機-無機雜化 螢光材料逐步成為熱門螢光材料。2003年，Janiak C.指出新型有機-無機雜化螢光材料相比有機配體而言 在熱穩定性和波長可調等方面存在明顯的優勢(Dalton Trans. ， 2781-2804 (2003))。儘管如此，目前在新型有機-無機雜化螢光材料研究中主要存在以下 兩個問題(l)螢光顏色不易調節；(2)受熱不穩定；(2)不容易獲得純相。這 些問題限制了新型有機-無機雜化螢光材料的實際應用範圍。 發明內容本發明提出了製備一種螢光顏色可調材料及其合成方法，目的在於製備具 有三維孔道結構、熱穩定性好、在紫外線激發下而發射出強螢光，經不同溫度
退火後呈現出不同顏色的螢光，以及在250(>C退火後螢光顏色會隨激發波長變化
而改變的螢光體。
本發明合成的螢光顏色可調材料的化學式為[(C5H14N2) ZnIfl (H03PCH (OH) C02) 2 (03PCH(0H)C02)S.4H20HH20，為三斜晶系，空間群為P -1，單胞參數為a = 10.180(1) A， b 二 11.060 (2) A， c = 14.014 (2) A， a = 68.297(4) 。， P = 78.859(5) °， Y = 72.300(7) °， V = 1390.7(3) A3， Z 二 1。粉末x-射線衍射 表明該材料在空氣中經25(TC退火兩個小時後，結構保持不變；在紫外線激發下 該材料能發出紫色螢光；該材料經200°C退火後，在紫外線激發下發出黃色螢光； 該材料經300°C退火後，在紫外線激發下發出明亮的橘紅色螢光；該材料經250°C 退火後，在波長為254， 340和365nm紫外線的激發下，分別呈現出綠黃、藍紫 和近白色螢光。
本發明採用水熱法合成[(C5H14N2) Zn", (H03PCH (OH) C02) 2 (03PCH (OH) C02) 6-4H20]4H20螢光顏色可調材料，具體過程如下將醋酸鋅、2-甲基哌嗪和2-羥 基膦酸乙酸溶解在水中，將所得的混合物分裝到反應釜，加熱至16(TC，保溫。 反應後，冷卻到室溫，洗滌、乾燥。
本發明的[(C5H1凡)Zm。(肌,PCH (OH) C02) 2 (0:,PCH (OH) C02) 6. 4H20] 4H20螢光顏色 可調材料，在紫外線的激發下能發出紫色螢光；經200和300。C退火後，在紫外 線激發下分別會發出黃色和橘紅螢光；特別是經250。C退火後，在波長為254， 340和365mn紫外線的激發下，分別呈現出綠黃、藍紫和近白色螢光。製備技術 簡單、設備要求不高、成本低廉，由於樣品為晶體狀態，可望在防偽、光纖通 信、光子開光及光波導等高新技術領域中得到廣泛應用。


圖1為[(C,孔,美)Znu)(H03PCH(OH)C02)2(03PCH(OH)C02)er 4H20] 4H20在室溫下的 固體螢光發射譜。圖2為經200°C退火後的[(C5H"N2)ZnK)(H03PCH(OH)C02) 2(03PCH(OH)C02)6. 4H20]4H20在室溫下的固體螢光發射譜。圖3為經300"C退火後的[(C孔4N2)Znu)(H03PCH(0H)C02)2(03PCH(0H)C02)6' 4H20]4H20在室溫下的固體螢光發射譜。圖4為經250。C退火後的[(C孔凡)Zn,(,(H03PCH(0H)C02) 2 (03PCH(0H)C02)6' 站20]'犯20在室溫下由波長為254nm紫外線激發的固體螢光發射譜。圖5為經250°C退火後的[(C5H14N2)Zn1。(H03PCH(0H)C02) 2 (03PCH(0H)C02)(i 4H20] 4H20在室溫下由波長為 340nm紫外線激發的固體螢光發射譜。圖6為經250。C退火後的[(C晶4N2)Zm。(H03PCH(0H)C02)2(03PCH(0H)C02)6' 4H20]4H20在室溫下由波長為365nm紫外線激發的固體螢光發射譜。
具體實施方式
實例1:將0. 1105 g (0. 50rnrno1)分析純的帶2個結晶水的醋酸鋅、0. 1967 g (2.0鵬ol)的2-甲基哌嗪和1.0 ml (4腿ol)重量含量為50%的2-羥基膦酸 乙酸水溶液在磁力攪拌下溶解在8 ml的蒸餾水中，將得到的混合物轉入到25 ml 壓力溶彈中，蓋緊蓋子，放到高壓釜中，密封，轉入到16(TC烘箱中，保溫120 小時。反應後，反應釜隨烘箱以3。C/小時的降溫速度冷卻到室溫。反應後溶液 的pH在3.6-4. l之間。將產物浸泡在蒸餾水中，用超聲波清洗，傾去渾濁液， 如此反覆多次，最後在空氣中自然乾燥後，得到潔淨的無色[(C5HMN2)Zm。(H03PCH (0H)C02) 2 (03PCH(0H)C02)64H20].4H20塊狀晶體,產率為41%。產物的純度得到粉 末x-射線衍射和元素分析的驗證。紅外譜吸收峰(cm — 1): 3440 s, 3162 m， 2985w， 2915 w， 2731 w， 2497 w， 2423 w， 1596 vs， 1431 s， 1396 s， 1329 m, 1304 m， 1190 s， 1171 w， 1094 vs, 996 s， 984 s， 950 m， 836 m， 777 m， 654 s， 600 s， 515 m， 491 s.
權利要求
1.一種螢光顏色可調材料，其特徵在於該材料的化學式為[(C5H14N2)Zn10(HO3PCH(OH)CO2)2(O3PCH(OH)CO2)6·4H2O]·4H2O，為三斜晶系，空間群為P-1，單胞參數為a＝10.180(1) top= "48" left = "49"/>，b＝11.060(2) top= "48" left = "93"/>，c＝14.014(2) top= "48" left = "137"/>，α＝68.297(4)°，β＝78.859(5)°，γ＝72.300(7)°，V＝1390.7(3) top= "59" left = "130"/>，Z＝1。
2. —種權利要求l的螢光顏色可調材料的合成方法，其特徵在於該材料採用 水熱法合成.
3. 如權利要求2所述的螢光顏色可調材料的合成方法，其特徵在於將醋酸鋅 2-甲基哌嗪和2-羥基膦酸乙酸溶解在水中，將所得的混合物分裝到反應釜， 加熱至14(TC-16(TC，保溫，反應後，冷卻到室溫，洗滌、乾燥。
全文摘要
一種螢光顏色可調材料及其合成方法，涉及螢光材料領域。該材料的化學式為[(C5H14N2)Zn10(HO3PCH(OH)CO2)2(O3PCH(OH)CO2)6·4H2O]·4H2O，為無色晶體，採用水熱法合成。該材料具有紫色螢光；分別經200和300℃退火後，螢光顏色分別變為黃色和橘紅；特別是經250℃退火後，在波長為254，340和365nm紫外線的激發下，分別呈現出綠黃、藍紫和近白色螢光。製備技術簡單、設備要求不高、成本低廉，由於樣品為晶體狀態，可望在防偽、光纖通信、光子開光及光波導等高新技術領域中得到廣泛應用。
文檔編號C09K11/06GK101294072SQ20071000888
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月26日 優先權日2007年4月26日
發明者傅瑞標, 吳新濤 申請人:中國科學院福建物質結構研究所