能反映環境溼度的螢光薄膜材料及其製備方法

2023-10-07 03:33:19 1

能反映環境溼度的螢光薄膜材料及其製備方法
【專利摘要】本發明屬於有機－無機複合材料領域，具體涉及一種能反映環境溼度的螢光薄膜材料及其製備方法。所述的螢光薄膜材料先通過電解氧化法在金屬鋁基板上生成一層緻密氧化鋁層作為鋁基底，再採用原位生長法在該基底上生成層板垂直鋁基底排列的苯甲酸根插層水滑石薄膜，在層間形成含有苯環的疏水性環境，然後將N-乙基咔唑引入並固定於水滑石層間製得；水滑石材料的化學式為：[(M2+)1-x(M3+)x(OH)2]x+(BA-)x(EK)y·mH2O。本發明插層結構穩定，同時該薄膜的螢光光譜的反射強度隨周圍環境的溼度變化呈現出規律性變化，可大規模應用於工農業等領域的溼度實時監測領域。
【專利說明】能反映環境溼度的螢光薄膜材料及其製備方法

【技術領域】
[0001]本發明屬於有機一無機複合材料領域，具體涉及一種能反映環境溼度的螢光薄膜材料及其製備方法。

【背景技術】
[0002]溼度是反映環境空氣乾燥程度的物理量。在工農業生產、氣象、環保、科研等部門，對環境溼度進行實時測量和控制具有重要的意義。例如，在存放金屬的倉庫裡溼度過高可加速腐蝕；在水果倉庫中溼度對水果的成熟速度具有重要的影響；此外許多物料比如化學藥劑、煙、酒、食品、木材、藝術品、集成電路等等也要求在一定的溼度條件下存放或運輸。因此在許多倉庫、博物館、圖書館、計算機中心和一定的工廠(比如微電子工業)中都要實時檢測室內的溼度，並使用空調、除溼機等專業設備控制溼度在合理範圍。溼度的測量從原理上劃分有二、三十種之多，常見的溼度測量方法有:動態法(雙壓法、雙溫法、分流法)，靜態法(飽和鹽法、硫酸法)，露點法，乾濕球法和電子式傳感器法等。但這些方法對測試條件要求普遍較高，在惡劣條件下(如高溫高壓、有腐蝕性氣體存在以及處於運動狀態時)都無法應用。因此研發一種能在上述惡劣條件下較準確測定空氣溼度的方法具有重要的意義。
[0003]水滑石類化合物是一類典型的陰離子型粘土，其主體層板一般由二元或多元金屬氫氧化物構成，又稱為層狀雙輕基複合金屬氧化物(Layered Double Hydroxides, LDHs)。在LDHs結構中二價和三價金屬離子的氫氧化物相互間高度分散並以共價鍵構成主體層板，並且富含正電荷；層間陰離子有序排布，以靜電力平衡主體層板電荷，兩者有序排列而形成三維晶態結構。LDHs的化學組成可以理想的表示為:*mH20,^中M2+和M3+分別為位於主體層板上的二價和三價金屬陽離子，如Mg2+、Ni2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Pd2+、Fe2+等二價陽離子和Al3+、Cr3+、Co3+、Fe3+等三價陽離子均可以形成LDHs ;An_為層間陰離子；X為M3+/(M2++M3+)的摩爾比值，大約是1:5到1:3 ;m為層間水分子的個數。水滑石化學穩定性良好，具有強的抗熱和耐腐蝕性能，且LDHs層板金屬離子可調變，層間陰離子具有可交換性，多種功能性陰離子都可通過離子交換進入層間，得到各種功能性複合材料。而LDHs薄膜材料更有利於實現功能LDHs材料的器件化，顯著拓寬了其在工業上的應用。目前水滑石材料成膜的方法主要有:溶劑蒸發法，層層組裝法，原位生長法；其中原位生長法是在鋁基底上直接生長得到，成膜後具有不易脫落、機械強度大，耐腐蝕性強等優點，因此得到了越來越多的關注和應用。
[0004]咔唑是一種很重要的含氮原子的雜環類有機化合物，作為精細化學品的中間體，在諸如偶氮染料、有機發光材料、醫藥、橡膠助劑等領域有廣泛的應用。特別是咔唑及其衍生物分子具有大的共軛體系及強的分子內的電子轉移，具有突光量子效率聞、發光波長窄、色純度好等優點。而且咔唑的螢光發射光譜的強度受溶劑極性的影響較明顯，因此目前已成為優良的光學材料。
[0005]在文獻⑴苯並咔唑插層水滑石複合發光材料及其製備方法，發明專利CN200810227218中，聞東鵬等人將2-羥基苯並咔唑-3-羧酸根陰離子插層水滑石粉體的層間。發現將苯並咔唑插入水滑石層間後形成的新型有機一無機複合物，實現了苯並咔唑分子在分子尺度上定向排列和均勻分散，有效避免了有機分子團聚造成的螢光量子效率降低的問題，提高了苯並咔唑的發光效率和化學穩定性。
[0006]在文獻(2)Spectrochimica Acta.Part A:Molecular and B1molecularSpectroscopy, 2007, 68:404-408中，Li JF等人詳細研究了咔唑衍生物的螢光特性，並著重分析了在不同極性條件下的螢光光譜，發現該咔唑衍生物的螢光發射光譜隨外界極性增加而發生明顯紅移，且發光效率也呈現規律性變化。
[0007]目前國內尚無有關中性N-乙基咔唑(N-Ethylcarbazole, EK)插層苯甲酸根修飾水滑石薄膜及其該複合材料在不同溼度情況下螢光差異的文獻及專利報導。


【發明內容】

[0008]本發明目的在於提供一種能反映環境溼度的螢光薄膜材料，材料中的N-乙基咔唑分子在水滑石層間穩定存在，並且螢光強度隨周圍環境呈現出規律性變化，從而起到指示環境溼度的效果；本發明同時提供其製備方法。
[0009]本發明所述的N-乙基咔唑與苯甲酸根插層的水滑石薄膜，是先通過電解氧化法在金屬鋁基板上生成一層緻密氧化鋁層作為鋁基底(AA0/A1)，再採用原位生長法在該基底上生成層板垂直鋁基底排列的苯甲酸根插層水滑石薄膜，在層間形成含有大量苯環結構的疏水性環境；然後將N-乙基咔唑引入並固定於苯甲酸修飾的水滑石層間；
[0010]本發明的N-乙基咔唑與苯甲酸根插層的水滑石為超分子結構，其晶體結構為類水滑石材料的晶體結構，其化學式為:
[0011 ] [ (M2+) h (M3+) x (OH) 2]x+ (BA—) x (EK) y.mH20
[0012]其中X = 0.25-0.33, y = 0.03-0.08,m = 3-6，m為層間結晶水分子的數量，M2+為二價金屬離子，M3+為二價金屬離子，BA_為苯甲酸根，EK為N-乙基咔唑。
[0013]所述的M2+優選Zn2+或Mg2+ ;所述的M3+優選Al3+。
[0014]所述的能反映環境溼度的螢光薄膜材料的製備方法，包括如下步驟:
[0015]A、將鋁片剪切成片狀，用0.Ι-lmol/L鹽酸溶液清洗鋁片表面，於去離子水中超聲清洗2-5min，放入0.2-0.8mol/L NaOH溶液中浸泡處理2_5min，用去離子水衝洗乾淨；將清洗後的鋁片作為陽極，鉛片作為陰極，以l.0mol/L H2SO4溶液作電解液，恆壓氧化，工作電壓12-20V，氧化電流為1.5-3A，電解時間為0.5_lh，電解溫度為20_25°C;然後在25_60°C乾燥10-20h，得到鋁基底；
[0016]B、分別稱取二價金屬鹽、苯甲酸鈉和銨鹽溶解於去離子水中配成反應合成液，再用氨水調節反應合成液的PH在6.0-9.0之間；將步驟A得到的鋁基底垂直懸吊在上述反應合成液中，在50-75°C溫度下反應12-72h，反應結束後將樣品取出後，用去離子水衝洗3-5次，於20-30°C下乾燥12-24h，得到原位生長於鋁基底上的苯甲酸根插層水滑石薄膜(BA-LDHs 薄膜)；
[0017]所述的二價金屬鹽、銨鹽為其相應的鹽酸鹽或硝酸鹽。
[0018]C、將N-乙基咔唑溶於乙醚中，加入步驟B得到的苯甲酸根插層水滑石薄膜，在N2保護下放入超聲波震蕩器中，超聲處理0.5h，在超聲時可採用加入冰塊的方法控制溫度不超過25°C。再將其轉移到水熱合成釜中，放入高溫烘箱中於120-150°C下共熱12_48h，產物用乙醚充分洗滌，在50-90°C下乾燥20-48h後即可得到N-乙基咔唑與苯甲酸插層的水滑石EK/BA-LDHs。
[0019]將製得的插層產物進行XRD、掃描電鏡表徵，研究其螢光性能，並研究了在不同溼度情況下該薄膜的螢光發射強度的差異，探討了該膜在檢測環境溼度方面的應用。
[0020]將上述材料進行XRD、掃描電鏡表徵顯示成功製備了 N-乙基咔唑與苯甲酸根插層的水滑石薄膜。由XRD結構參數可知苯甲酸根在水滑石層間採取軸線垂直層板的單層排列方式，N-乙基咔唑進入層間後，層間距並沒有增大，這是由於N-乙基咔唑的分子較小，且原位生長於鋁基底上的水滑石層板間距很難擴張，故N-乙基咔唑分子採取兩個苯環連線平行水滑石層板的排列方式。在N-乙基咔唑進入水滑石層間前後，其晶胞參數a值保持不變且和水滑石粉體相近，表明產物具有完整的層狀結構。從掃描電鏡照片中可以看出，製備得到的N-乙基咔唑與苯甲酸根插層水滑石薄膜中，水滑石層板垂直於基底，並且排列較緻密。在螢光光譜中，觀察到N-乙基咔唑插層LDHs薄膜受激發後能發出明顯的螢光，並且發射的螢光強度隨周圍溼度的增加而增加，最大發射波長隨溼度增加稍微向紅波方向移動。這是由於隨著周圍溼度增加，水滑石層間的含水量也相應增加，從而增加了層間環境的極性，使得N-乙基咔唑的螢光光譜增強。
[0021]本發明是利用水滑石的原位生長技術，將苯甲酸根陰離子先插層進入水滑石薄膜層間，製得有機-無機納米複合膜。再利用苯甲酸根在水滑石層間形成的疏水環境，將N-乙基咔唑引入苯甲酸根插層的水滑石層間，製得含有高分散N-乙基咔唑的層狀複合薄膜材料。由於層間苯環提供了具有大的離域η鍵的疏水環境，與N-乙基咔唑性質接近，因此在製備的材料中，N-乙基咔唑在水滑石薄膜層間穩定存在。
[0022]本發明具有如下有益效果:
[0023]本發明利用水滑石層間苯甲酸根提供的富含離域π鍵的疏水環境，可以將具有優良螢光特性的N-乙基咔唑組裝進入水滑石層間，實現N-乙基咔唑的固定化和高分散化，製備出了插層結構穩定、機械強度高、耐腐蝕的N-乙基咔唑與苯甲酸根插層的水滑石材料。該薄膜的螢光光譜的反射強度隨周圍環境的溼度變化呈現出規律性變化，能夠大規模應用於工農業生產等領域的溼度實時監測領域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為N-乙基咔唑與苯甲酸根插層水滑石的結構示意圖。
[0025]圖2為實施例1製備的N-乙基咔唑與苯甲酸根插層水滑石膜的X射線粉末衍射圖；
[0026]其中:a —苯甲酸根插層水滑石膜；b - N-乙基咔唑與苯甲酸根插層水滑石膜。
[0027]圖3為實施例1製備的N-乙基咔唑與苯甲酸根插層水滑石膜的掃描電鏡平面照片。
[0028]圖4為實施例1製備的N-乙基咔唑與苯甲酸根插層水滑石在不同溼度時的螢光光譜圖；
[0029]其中:a —相對溼度30% ；b 一相對溼度50% ；c 一相對溼度70% ；d 一相對溼度85%。

【具體實施方式】
[0030]下面結合實施例對本發明作進一步描述。
[0031]實施例1
[0032]A、將鋁片剪切成20cmX15cm的片，用0.lmol/L鹽酸溶液清洗鋁片表面，於去離子水中超聲清洗5min (頻率20KHz)，放入0.2mol/L NaOH溶液中浸泡處理5min，用去離子水衝洗乾淨；將清洗後的鋁片作為陽極，鉛片作為陰極，以1.0mol/L H2SO4溶液作電解液，恆壓氧化，工作電壓12V，氧化電流為1.5A，電解時間為lh，電解溫度為25V ;然後在25°C乾燥20h，得到鋁基底；
[0033]B、分別稱取2.9g Zn (NO3)2.6Η20，0.4g苯甲酸鈉和4.8g NH4NO3溶解於去離子水中配成10ml反應合成液，再用濃度I %的NH3.H2O調節反應合成液的pH為6.0。將大小為lcmX2cm鋁基底(AA0/A1)基片垂直懸吊在上述反應合成液中，在50°C下反應72h。反應結束後將樣品取出後，用去離子水衝洗3次後，於20°C下乾燥24h，得到原位生長於鋁基底上的苯甲酸根插層水滑石薄膜(ΒΑ-LDHs薄膜)。
[0034]C、將0.2g N-乙基咔唑溶於50mL乙醚中，加入步驟B得到的苯甲酸根插層水滑石薄膜，在N2保護下放入超聲波震蕩器中，超聲處理0.5h (頻率20KHz)，在超聲時通過加入冰塊控制溫度不超過25°C。再將其轉移到水熱合成釜中，在高溫烘箱中於120°C下加熱48h，產物用乙醚洗滌5次，在50°C下乾燥48h後即可得到N-乙基咔唑與苯甲酸插層的水滑石EK/BA-LDHs。
[0035]本實施例中，產物化學式為:[(Zn2+)。.67(Al3+)。』(OH)2]°_33+郵_)。.33郵)。.。8.3H20。由圖2的X射線衍射圖可知，採用原位生長法製備的苯甲酸根插層水滑石薄膜，苯甲酸根進入水滑石膜層間，其層板間距為1.641nm;說明插層的苯甲酸根在層間採取軸線垂直基底的單層排列方式。N-乙基咔唑進入水滑石層間後，層間距並沒有增大，這是由於N-乙基咔唑的分子較小，且原位生長於基底上的水滑石層板間距很難擴張，故N-乙基咔唑分子採取兩個苯環連線平行水滑石層板的排列方式。在N-乙基咔唑進入水滑石層間前後，其晶胞參數a值保持不變且和水滑石粉體相近，表明產物具有完整的層狀結構。從圖3的掃描電鏡照片中可以看出，製備得到的N-乙基咔唑與苯甲酸插層水滑石薄膜中，水滑石層板垂直於基底，並且排列較緻密。在圖4螢光光譜圖中，觀察到N-乙基咔唑的插層LDHs受激發後能發出明顯的螢光，並且發射的螢光強度隨周圍溼度的增加而增加(相對溼度85%時的發射強度比相對溼度30%時強79% )，最大發射波長隨溼度增加稍微向紅波方向移動5nm，這是由於隨外界溼度增加，水滑石膜內水的含量也不斷增加，從而使得水滑石層間極性增大，N-乙基咔唑的π — π*躍遷能級降低，發射光譜發生紅移並且螢光強度增大。
[0036]實施例2
[0037]Α、將鋁片剪切成20cmX15cm的片，用lmol/L鹽酸溶液清洗鋁片表面，於去離子水中超聲清洗2min (頻率20KHz)，放入0.8mol/L NaOH溶液中浸泡處理2min，用去離子水衝洗乾淨；將清洗後的鋁片作為陽極，鉛片作為陰極，以1.0mol/L H2SO4溶液作電解液，恆壓氧化，工作電壓20V，氧化電流為3A，電解時間為0.5h，電解溫度為20°C ;然後在60°C乾燥10h，得到鋁基底；
[0038]B、分別稱取2.5g Mg(NO3)2.6Η20，0.4g苯甲酸鈉和4.8g NH4NO3溶解於去離子水中配成10ml反應合成液，再用濃度I %的NH3.H2O調節反應合成液的pH為9.0。將大小為lcmX2cm鋁基底(AA0/A1)基片垂直懸吊在上述反應合成液中，在75°C下反應12h。反應結束後將樣品取出後，用去離子水衝洗5次後，於30°C下乾燥12h，得到原位生長於鋁基底上的苯甲酸根插層水滑石薄膜(ΒΑ-LDHs薄膜)。
[0039]C、將0.2g N-乙基咔唑溶於50mL乙醚中，加入步驟B得到的苯甲酸根插層水滑石薄膜，在N2保護下放入超聲波震蕩器中，超聲處理0.5h (頻率20KHz)，在超聲時可採用加入冰塊的方法控制溫度不超過25°C。再將其轉移到水熱合成釜中，在高溫烘箱中於150°C下加熱12h，產物用乙醚洗滌5次，在90°C下乾燥20h後即可得到N-乙基咔唑與苯甲酸插層的水滑石EK/BA-LDHs。
[0040]本實施例中，產物化學式為:[(MgUAlUOHW'BAUEK)。^.6H20。由X射線衍射圖可知，採用原位生長法製備的苯甲酸根插層水滑石薄膜，苯甲酸根進入水滑石膜層間，其層板間距為1.637nm;說明插層的苯甲酸根在層間採取軸線垂直基底的單層排列方式。N-乙基咔唑進入水滑石層間後，層間距並沒有增大，這是由於N-乙基咔唑的分子較小，且原位生長於基底上的水滑石層板間距很難擴張，故N-乙基咔唑分子採取兩個苯環連線平行水滑石層板的排列方式。在N-乙基咔唑進入水滑石層間前後，其晶胞參數a值保持不變且和水滑石粉體相近，表明產物具有完整的層狀結構。從掃描電鏡照片中可以看出，製備得到的N-乙基咔唑與苯甲酸插層水滑石薄膜中，水滑石層板垂直於基底，並且排列較緻密。在螢光光譜中，觀察到N-乙基咔唑的插層LDHs受激發後能發出明顯的螢光，並且發射的螢光強度隨周圍溼度的增加而增加(相對溼度85%時的發射強度比相對溼度30%時強73% )，最大發射波長隨溼度增加稍微向紅波方向移動6nm，這是由於隨外界溼度增加，水滑石膜內水的含量也不斷增加，從而使得水滑石層間極性增大，N-乙基咔唑的η— η *躍遷能級降低，發射光譜發生紅移並且螢光強度增大。
[0041]實施例3
[0042]A、將鋁片剪切成20cmX15cm的片，用0.5mol/L鹽酸溶液清洗鋁片表面，於去離子水中超聲清洗3min (頻率20KHz)，放入0.5mol/L NaOH溶液中浸泡處理4min，用去離子水衝洗乾淨；將清洗後的鋁片作為陽極，鉛片作為陰極，以1.0mol/L H2SO4溶液作電解液，恆壓氧化，工作電壓15V，氧化電流為2A，電解時間為0.8h，電解溫度為22°C ;然後在40°C乾燥15h，得到鋁基底；
[0043]B、分別稱取2.0g ZnCl2,0.4g苯甲酸鈉和4.5g NH4Cl溶解於去離子水中配成10ml反應合成液，再用濃度I %的NH3.H2O調節反應合成液的pH為8.0。將大小為lcmX2cm鋁基底(AA0/A1)基片垂直懸吊在上述反應合成液中，在60°C下反應48h。反應結束後將樣品取出後，用去離子水衝洗4次後，於25°C下乾燥18h，得到原位生長於鋁基底上的苯甲酸根插層水滑石薄膜(ΒΑ-LDHs薄膜)。
[0044]C、將0.2g N-乙基咔唑溶於50mL乙醚中，加入步驟B得到的苯甲酸根插層水滑石薄膜，在N2保護下放入超聲波震蕩器中，超聲處理0.5h (頻率20KHz)，在超聲時可採用加入冰塊的方法控制溫度不超過25°C。再將其轉移到水熱合成釜中，在高溫烘箱中於135°C下加熱24h，產物用乙醚洗滌5次，在70°C下乾燥36h後即可得到N-乙基咔唑與苯甲酸插層的水滑石EK/BA-LDHs。
[0045]本實施例中，產物化學式為:[(Zn2+)。.67(Al3+)。』(OH)2]°_33+郵_)。.33郵)。.。8.4H20。由X射線衍射圖可知，採用原位生長法製備的苯甲酸根插層水滑石薄膜，苯甲酸根進入水滑石膜層間，其層板間距為1.645nm;說明插層的苯甲酸根在層間採取軸線垂直基底的單層排列方式。N-乙基咔唑進入水滑石層間後，層間距並沒有增大，這是由於N-乙基咔唑的分子較小，且原位生長於基底上的水滑石層板間距很難擴張，故N-乙基咔唑分子採取兩個苯環連線平行水滑石層板的排列方式。在N-乙基咔唑進入水滑石層間前後，其晶胞參數a值保持不變且和水滑石粉體相近，表明產物具有完整的層狀結構。從掃描電鏡照片中可以看出，製備得到的N-乙基咔唑與苯甲酸插層水滑石薄膜中，水滑石層板垂直於基底，並且排列較緻密。在螢光光譜中，觀察到N-乙基咔唑的插層LDHs受激發後能發出明顯的螢光，並且發射的螢光強度隨周圍溼度的增加而增加(相對溼度85%時的發射強度比相對溼度30 %時強78 %)，最大發射波長隨溼度增加稍微向紅波方向移動4nm，這是由於隨外界溼度增加，水滑石膜內水的含量也不斷增加，從而使得水滑石層間極性增大，N-乙基咔唑的η— η *躍遷能級降低，發射光譜發生紅移並且螢光強度增大。
[0046]實施例4
[0047]A、將鋁片剪切成20CmX15Cm的片，用0.3mol/L鹽酸溶液清洗鋁片表面，於去離子水中超聲清洗3min (頻率20KHz)，放入0.6mol/L NaOH溶液中浸泡處理3min，用去離子水衝洗乾淨；將清洗後的鋁片作為陽極，鉛片作為陰極，以1.0mol/L H2SO4溶液作電解液，恆壓氧化，工作電壓18V，氧化電流為2.6A，電解時間為0.6h，電解溫度為25 V ;然後在25 V乾燥20h，得到鋁基底；
[0048]B、分別稱取4.0g Zn (NO3) 2.6H20,0.4g苯甲酸鈉和4.8g NH4NO3溶解於去離子水中配成10ml反應合成液，再用濃度I %的NH3.H2O調節反應合成液的pH為6.0。將大小為lcmX2cm鋁基底(AA0/A1)基片垂直懸吊在上述反應合成液中，在50°C下反應72h。反應結束後將樣品取出後，用去離子水衝洗3次後，於20°C下乾燥24h，得到原位生長於鋁基底上的苯甲酸根插層水滑石薄膜(ΒΑ-LDHs薄膜)。
[0049]C、將0.2g N-乙基咔唑溶於50mL乙醚中，加入步驟B得到的苯甲酸根插層水滑石薄膜，在N2保護下放入超聲波震蕩器中，超聲處理0.5h (頻率20KHz)，在超聲時可採用加入冰塊的方法控制溫度不超過25°C。再將其轉移到水熱合成釜中，在高溫烘箱中於120°C下加熱48h，產物用乙醚洗滌5次，在50°C下乾燥48h後即可得到N-乙基咔唑與苯甲酸插層的水滑石EK/BA-LDHs。
[0050]本實施例中，產物化學式為:[(Zn2+)Q.75(Al3+)Q.25(OH)2]°_25+(ΒΑ_)α25(ΕΚ)α(ι6.3H20。由X射線衍射圖可知，採用原位生長法製備的苯甲酸根插層水滑石薄膜，苯甲酸根進入水滑石膜層間，其層板間距為1.652nm;說明插層的苯甲酸根在層間採取軸線垂直基底的單層排列方式。N-乙基咔唑進入水滑石層間後，層間距並沒有增大，這是由於N-乙基咔唑的分子較小，且原位生長於基底上的水滑石層板間距很難擴張，故N-乙基咔唑分子採取兩個苯環連線平行水滑石層板的排列方式。在N-乙基咔唑進入水滑石層間前後，其晶胞參數a值保持不變且和水滑石粉體相近，表明產物具有完整的層狀結構。從掃描電鏡照片中可以看出，製備得到的N-乙基咔唑與苯甲酸插層水滑石薄膜中，水滑石層板垂直於基底，並且排列較緻密。在螢光光譜中，觀察到N-乙基咔唑的插層LDHs受激發後能發出明顯的螢光，並且發射的螢光強度隨周圍溼度的增加而增加(相對溼度85%時的發射強度比相對溼度30 %時強78 %)，最大發射波長隨溼度增加稍微向紅波方向移動5nm，這是由於隨外界溼度增加，水滑石膜內水的含量也不斷增加，從而使得水滑石層間極性增大，N-乙基咔唑的 H — η *躍遷能級降低，發射光譜發生紅移並且螢光強度增大。
【權利要求】
1.一種能反映環境溼度的螢光薄膜材料，其特徵在於:先通過電解氧化法在金屬鋁基板上生成一層緻密氧化鋁層作為鋁基底，再採用原位生長法在該基底上生成層板垂直鋁基底排列的苯甲酸根插層水滑石薄膜，在層間形成含有苯環的疏水性環境，然後將N-乙基咔唑引入並固定於水滑石層間製得； 所述的N-乙基咔唑與苯甲酸根插層的水滑石為超分子結構，其晶體結構為類水滑石材料的晶體結構，其化學式為:
[(M2+) & (M3+) x (OH) 2]x+ (BA—) x (EK) y.mH20 其中X = 0.25-0.33，y = 0.03-0.08，m = 3-6, m為層間結晶水分子的數量，M2+為二價金屬離子，M3+為二價金屬離子，BA-為苯甲酸根，EK為N-乙基咔唑。
2.根據權利要求1所述的能反映環境溼度的螢光薄膜材料，其特徵在於M2+為Zn2+或Mg2+。
3.根據權利要求1所述的能反映環境溼度的螢光薄膜材料，其特徵在於M3+為三價金屬尚子Al3+。
4.一種權利要求1-3任一所述的能反映環境溼度的螢光薄膜材料的製備方法，其特徵在於包括如下步驟: A、將鋁片剪切成片狀，用0.Ι-lmol/L鹽酸溶液清洗鋁片表面，於去離子水中超聲清洗2-5min，放入0.2-0.8mol/L NaOH溶液中浸泡處理2_5min，用去離子水衝洗乾淨；將清洗後的鋁片作為陽極，鉛片作為陰極，以l.0mol/L H2SO4溶液作電解液，恆壓氧化，工作電壓12-20V，氧化電流為1.5-3A，電解時間為0.5_lh，電解溫度為20-25°C，然後在25_60°C乾燥10-20h，得到鋁基底； B、分別稱取二價金屬鹽、苯甲酸鈉和銨鹽溶解於去離子水中配成反應合成液，再用氨水調節反應合成液的PH在6.0-9.0 ;將步驟A得到的鋁基底垂直懸吊在上述反應合成液中，在50-75°C溫度下反應12-72h，反應結束後將樣品取出後，用去離子水衝洗3_5次，於20-30°C下乾燥12-24h，得到原位生長於鋁基底上的苯甲酸根插層水滑石薄膜BA-LDHs ； C、將N-乙基咔唑溶於乙醚中，加入步驟B得到的苯甲酸根插層水滑石薄膜，在N2保護下放入超聲波震蕩器中，超聲處理0.5h，在超聲時控制溫度不超過25°C，再將其轉移到水熱合成釜中，放入高溫烘箱中於120-150°C下共熱12-48h，產物用乙醚洗滌，在50-90°C下乾燥20-48h後即可得到N-乙基咔唑與苯甲酸插層的水滑石EK/BA-LDHs。
5.根據權利要求4所述的能反映環境溼度的螢光薄膜材料的製備方法，其特徵在於步驟B中二價金屬鹽、銨鹽為其相應的鹽酸鹽或硝酸鹽。
【文檔編號】G01N21/64GK104342123SQ201410563424
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】劉曉磊 申請人:淄博職業學院