一種微孔發光複合材料及其製備方法
2023-05-22 00:37:46
專利名稱：一種微孔發光複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於材料製備領域，具體涉及一種微孔發光複合材料及其製備方法。
背景技術：
金屬-有機配位聚合物是一類結構新穎的複合材料。由於其具有結構多樣、可調節性強、性能豐富等特點一直受到應用材料領域的密切關注。其中，具有微孔結構的金屬有機複合材料能夠在小分子吸脫附的應用中發揮獨特的作用。研究發現，金屬有機複合材料的微孔結構可藉由自主設計，調節其微孔結構的尺寸及形狀。目前已報導的微孔尺寸一般介於10, - 10_7 m，形狀有管狀、穴狀、籠狀等。其中，納米尺寸的微孔複合材料對於吸脫附小分子較有優勢，而微米尺寸的微孔材料則傾向於吸附相應尺寸或形狀匹配的較大分子。在過去的十年中，大量的微孔金屬有機複合材料被設計合成出來，並進行了廣泛的基礎性質研究。但能夠用於實際生產生活用途的還很少。其原因有二:一、合成原料昂貴，產品純度不高、產率極低；二、部分微孔結構雖能體現小分子吸脫附性能，但無直觀的檢測手段，難以在實際應用中發揮作用。本發明基於上述幾點現存的問題，選用價格低廉，我國產量極豐的硝酸鑭與琥珀酸，通過添加少量的模版試劑異煙酸，以低溫的水熱反應，製備出新穎的微孔金屬-有機複合材料。該製備方法簡便易行，原料方便廉價，合成手段屬環境友好的綠色合成，並未產生毒副產物或有害試劑。對製得的產品進行了一系列熱穩定性、化學穩定性等實驗的研究，發現該產品具有較好的熱穩定性，以及良好的化學穩定性，為今後的實際應用提供了很好的保障。在上述基礎上，對產品進行了螢光光譜的測試。研究發現，產品為含水晶相時，可出現光致發光現象，發射光波長位於紫外光區。當產品經煅燒脫水後，仍可呈現光致發光，發射光波長位於可見光區。故通過螢光發光波長，可體現產品的含水情況，此為本發明介紹的微孔發光複合材料的主要特點。
發明內容
本發明的目的在於提供一種微孔發光複合材料及其製備方法，該微孔發光複合材料，具有優良的光學性能，熱穩定性、化學穩定性良好，可穩定存在於PH 2.5-9.0的酸鹼環境中，其製備方法簡便，重現性佳。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
一種微孔發光複合材料的製備方法包括以下步驟:
(1)將硝酸鑭、琥珀酸和異煙酸溶解在10-20mL H2O中，攪拌均勻，加氨水至溶液pH值為 4.2 ;
(2)將上述溶液密封於不鏽鋼內襯聚四氟乙烯的反應釜中，於150-170°C加熱2-4天；以4-6°C /h的速度冷卻至室溫，產物為無色針狀晶體。
硝酸鑭、琥珀酸和異煙酸的摩爾比為1:2:1。本發明的顯著優點在於:
(1)合成工藝簡單，成本低廉，環境友好，產品純度高，晶相好。(2)廣品具有納米級微孔,主體結構穩定性良好，可耐熱最聞達350°C，耐酸喊範圍為 2.5-9.0。(3)產品在室溫下有光致發光性質，且發射光波長隨產品含水情況的變化而發生改變。
圖1是基於X-射線單晶衍射數據繪製的該複合材料的結構示意圖。圖中大球表示佔據孔道的游離水分子，可加熱脫去，使孔道活化。圖2是該複合材料的X-射線粉末衍射花樣，從下到上分別是擬合數據，25、80、160、200°C 的數據。圖3是該複合材料的熱失重分析曲線。加熱速率每分鐘10°C。圖4是該複合材料的紅外光譜圖。制樣方式:KBr壓片。圖5是該複合材料在室溫下的固體螢光光譜圖。圖中虛線表示含水材料，實線表示脫水材料。
具體實施例方式本發明所選用的原料均為市售的分析純試劑，並未做進一步提純處理。實施例1
將0.216g硝酸鑭、0.118g琥珀酸、及0.062g異煙酸溶解在10 mL H2O中。攪拌均勻後，加數滴氨水直至溶液PH為4.2，呈現弱酸性溶液。將上述溶液密封於不鏽鋼內襯聚四氟乙烯的反應釜中，於160°C加熱三天。以每小時5°C的速度冷卻至室溫。產物為無色針狀晶體，用水洗滌數次即可使用。產率41%。
實施例2
將硝酸鑭、琥珀酸和異煙酸以摩爾比為1:2:1溶解在10-20 mL H2O中，攪拌均勻，加氨水至溶液PH值為4.2 ;
(2)將上述溶液密封於不鏽鋼內襯聚四氟乙烯的反應釜中，於150°C加熱4天；以4°C/h的速度冷卻至室溫，產物為無色針狀晶體。實施例3
將硝酸鑭、琥珀酸和異煙酸以摩爾比為1:2:1溶解在10-20 mL H2O中，攪拌均勻，加氨水至溶液PH值為4.2 ;
(2)將上述溶液密封於不鏽鋼內襯聚四氟乙烯的反應釜中，於170°C加熱2天；以6°C /h的速度冷卻至室溫，產物為無色針狀晶體。產品表徵:選擇產品中晶相良好，尺寸合適，無明顯缺陷的單晶，用X-射線單晶衍射儀收錄衍射數據，進行結構解析。從單晶結構數據說明其為金屬-有機複合材料，材料的結構中含納米級微小孔道，被游離水分子所佔據。對產品進行了 X-射線粉末衍射，表徵其成批宏觀產物的晶相與純度。用熱失重實驗研究產品的熱穩定性。用紅外光譜研究產品的主要官能團。用固體螢光光譜研究產品的光致發光特性。表1該複合材料的X-射線單晶衍射數據簡表
權利要求
1.一種微孔發光複合材料的製備方法，其特徵在於:包括以下步驟: (1)將硝酸鑭、琥珀酸和異煙酸溶解在10-20mL H2O中，攪拌均勻，加氨水至溶液pH值為 4.2 ; (2)將上述溶液密封於不鏽鋼內襯聚四氟乙烯的反應釜中，於150-170°C加熱2-4天；以4-6°C /h的速度冷卻至室溫，產物為無色針狀晶體。
2.根據權利要求1所述的微孔發光複合材料的製備方法，其特徵在於:硝酸鑭、琥珀酸和異煙酸的摩爾比為1:2:1。
3.—種如權利要求1所述的方法製得的微孔發光複合材料，其特徵在於:結構為微孔型複合材料，新制的含水樣品在室溫下發射光波長為354-364 nm，將材料加熱200°C至脫水，發射光波長為423 n m。
全文摘要
本發明公開了一種微孔發光複合材料及其製備方法，將硝酸鑭、琥珀酸和異煙酸以摩爾比為121用水溶解，調節體系為弱酸性，用不鏽鋼內襯聚四氟乙烯的反應釜密封加熱至150-170℃反應2-4天，降溫得無色晶體，產率為41%。該產物的結構為微孔型複合材料，且具有吸脫附水錶現發光波長顯著紅移的特點。新制的含水樣品在室溫下發射光波長為354-364nm，將材料加熱200℃至脫水，可發射光波長為423nm。該微孔發光複合材料，具有優良的光學性能，熱穩定性、化學穩定性良好，可穩定存在於pH2.5-9.0的酸鹼環境中，其製備方法簡便，重現性佳。
文檔編號C09K11/06GK103074053SQ201310023850
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月23日 優先權日2013年1月23日
發明者吳舒婷, 姜秀玲, 黃雲, 黃長滄 申請人:福州大學