稀土配合物納米帶及其製備方法
2023-11-11 08:59:42 4
專利名稱：稀土配合物納米帶及其製備方法
技術領域：
本發明涉及納米材料技術領域，更具體地說，涉及一種稀土配合物納米帶及其製備方法。
背景技術：
作為一種新型有機-無機雜化材料，金屬有機化合物憑藉其獨特的可裁剪性、多樣的拓撲結構以及在離子交換、吸附、分子識別、催化、光學、電學、磁學、手性拆分等領域具有的重要應用前景而得到廣泛的關注。同時，隨著納米技術的不斷發展，許多納米尺度的金屬有機材料的合成以及物理化學性質得到了進一步的研究，這類材料在催化、生物傳感、成像和藥物可控釋放等領域具有誘人的應用前景。稀土元素具有豐富的配位方式和幾何構型，能夠產生豐富的拓撲結構，而且其獨特的4f電子結構賦予稀土元素獨特的光學和磁學性質，已廣泛應用於電子、石油化工、冶金、機械、能源、輕工、環境保護和農業等領域，並且在生物光磁成像、生物螢光傳感以及抗癌藥物傳輸等諸多方面具有廣泛的應用前景。因此，越來越多的化學工作者選擇以稀土元素作為金屬有機骨架晶體材料的金屬中心，製備得到了稀土配合物。其中，稀土配合物材料的合成方法主要包括微乳液法、水熱法和溶劑熱法等，然而，簡單、快速、低消耗、量產的納米稀土配合物材料的可控合成方法需要進一步探索及發展。目前，稀土配合物的研究只是集中在塊體配合物及單晶的製備，相關研究人員主要通過對塊體配合物及單晶的研究探索稀土配合物的晶體結構、光學性質與磁學性質等。例如，現有技術報導了一種[Yb4(l，2-BDC)6(H20)2]n的單晶的製備方法，該方法包括在高壓釜中，將一定量的Yb的氯酸鹽和鄰苯二甲酸溶解於去離子水中，利用NaOH調節溶液pH值至3. 5，在170°C下水熱反應80小時，得到無色薄片狀晶體。但是，由於該方法僅局限於稀土配合物單晶的製備方法的研究，從而限制了納米尺度的稀土配合物的發展與應用。
發明內容
有鑑於此，本發明要解決的技術問題在於提供一種稀土配合物納米帶及其製備方法，該方法製備的稀土配合物納米帶的長度在百微米以上。為了解決以上技術問題，本發明提供一種稀土配合物納米帶的製備方法，包括以下步驟將RE的硝酸鹽和鄰苯二甲酸在極性溶劑中混合，得到混合溶液，RE為Gd或Y ;向所述混合溶液中加入氨水調節pH值至5. 5 6. 5，在70 90°C下反應後得到稀土配合物納米帶。優選的，所述pH值為6。優選的，所述反應溫度為80°C。優選的，所述極性溶劑為乙醇與水的混合溶液或水。優選的，所述反應時間為O. 5 3小時。
優選的，所述反應時間為I小時。相應的，本發明還提供一種稀土配合物納米帶，化學式如式I所示，RE4(I, 2-BDC)6 (H2O)2 · ηΗ20 式 I其中，RE為Gd或Y，n為4 5。本發明還提供一種稀土配合物納米帶的製備方法，包括以下步驟將RE的硝酸鹽、Ln的硝酸鹽和鄰苯二甲酸在極性溶劑中混合，得到混合溶液，RE 為Gd或Y, Ln為Eu或Tb ;向所述混合溶液中加入氨水調節pH值至5. 5 6. 5，在70 90°C下反應後得到稀土配合物納米帶。優選的，所述pH值為6。相應的，本發明還提供一種稀土配合物納米帶，化學式如式II所示，RE4 (I, 2-BDC) 6 (H2O) 2 · nH20: xLn3+ 式 11其中，RE為Gd或Y中，Ln為Eu或Tb，n為4 5，X為0.5% 10%。本發明提供一種稀土配合物納米帶及其製備方法，該方法將稀土硝酸鹽與鄰苯二甲酸反應，通過調節溶液的PH值使鄰苯二甲酸的羧基去質子化，實現了稀土離子與鄰苯二甲酸配位結合，產生大量的晶核，該晶核在極性溶劑環境下各向異性生長，得到化學式為 RE4(I, 2-BDC)6 (H2O)2 ·ηΗ20*ΚΕ4(1，2-Β0θ6(Η20)2 *nH20:xLn3+ 的稀土配合物納米帶。與現有技術相比，由於本發明調節pH值至5. 5 6. 5,在該pH值下鄰苯二甲酸的羧基完全去質子化且不形成稀土氫氧化物，溶液達到過飽和狀態，從而快速產生大量晶核並各向異性生長形成帶狀結構，避免了緩慢生長而形成塊狀晶體。實驗結果表明，本發明製備的稀土配合物納米帶寬度為100 150nm，厚度為10 20nm，長度達幾百微米以上，形貌尺寸均一，分散性良好，性能穩定，並且得到的稀土配合物納米帶在紫外光照射下顯示較強的稀土離子特徵發光。
圖I為本發明實施例I製備的稀土配合物納米帶的XRD圖譜；圖2為本發明實施例I製備的稀土配合物納米帶的SEM照片；圖3為本發明實施例2製備的稀土配合物納米帶在280nm紫外光激發條件下的光致發光發射圖譜；圖4為本發明實施例4製備的稀土配合物納米帶的XRD圖譜；圖5為本發明實施例4製備的稀土配合物納米帶的SEM照片；圖6為本發明實施例6製備的稀土配合物納米帶在280nm紫外光激發條件下的光致發光發射圖譜。
具體實施例方式下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本發明公開了一種稀土配合物納米帶的製備方法，包括以下步驟將RE的硝酸鹽和鄰苯二甲酸(1，2-BDC)在極性溶劑中混合，得到混合溶液，RE為Gd或Y ;向所述混合溶液中加入氨水(NH3 · H2O)，調節pH值至5. 5 6. 5，在70 90°C下反應後得到稀土配合物納米帶。在上述製備過程中，本發明將稀土硝酸鹽與鄰苯二甲酸反應，使鄰苯二甲酸的羧基去質子化，實現了稀土離子與鄰苯二甲酸配位結合，產生大量的晶核，該晶核在極性溶劑環境下各向異性生長，得到化學式為RE4(I，2-BDC)6(H2O)2 · ηΗ20的稀土配合物納米帶。由於稀土元素具有豐富的配位方式和幾何構型，能夠產生豐富的拓撲結構，而且它們獨特的4f電子結構為其提供了獨特的光學、磁學性質，在生物光磁成像、生物螢光傳感及抗癌藥物傳輸等諸多方面具有廣泛的應用前景，因此，本發明以RE的硝酸鹽作為反應原料，RE為Gd或Y，即RE的硝酸鹽為Gd(NO3)3或Y(NO3)3。並且，本發明提供的納米帶的製備方法在極性溶劑中進行，所述極性溶劑優選為乙醇與水的混合溶液或水。按照本發明，所述得到混合溶液的步驟具體為將鄰苯二甲酸與極性溶劑混合，然後加入RE的硝酸鹽，混合後得到混合溶液。該得到混合溶液的步驟優選在70 90°C下進行，更優選為75 85°C，更優選為80°C。所述RE的硝酸鹽優選以溶液的形式與鄰苯二甲酸在在極性溶劑中混合，即將鄰苯二甲酸與極性溶劑混合，然後加入RE的硝酸鹽溶液，混合後得到混合溶液，所述RE的硝酸鹽溶液的濃度優選為O. 5 2mol · L—1，更優選為O. 8
I.2mol · L ,更優選為 Imol · L、得到混合溶液後，向所述混合溶液中加入氨水調節pH值至5. 5 6. 5,氨水與鄰苯二甲酸反應，使得鄰苯二甲酸的羧基去質子化。從而，稀土離子與鄰苯二甲酸配位結合，產生大量的晶核，在極性溶劑環境下各向異性生長成超長納米帶。反應方程如下
權利要求
1.一種稀土配合物納米帶的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟 將RE的硝酸鹽和鄰苯二甲酸在極性溶劑中混合，得到混合溶液，RE為Gd或Y ; 向所述混合溶液中加入氨水調節pH值至5. 5 6. 5，在70 90°C下反應後得到稀土配合物納米帶。
2.根據權利要求I所述的製備方法，其特徵在於，所述PH值為6。
3.根據權利要求I所述的製備方法，其特徵在於，所述反應溫度為80°C。
4.根據權利要求I所述的製備方法，其特徵在於，所述極性溶劑為乙醇與水的混合溶液或水。
5.根據權利要求I所述的製備方法，其特徵在於，所述反應時間為O.5 3小時。
6.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，所述反應時間為I小時。
7.—種稀土配合物納米帶，其特徵在於，化學式如式I所示，RE4 (I, 2-BDC)6(H2O)2 · ηΗ20 式 I 其中，RE為Gd或Y，η為4 5。
8.—種稀土配合物納米帶的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟 將RE的硝酸鹽、Ln的硝酸鹽和鄰苯二甲酸在極性溶劑中混合，得到混合溶液，RE為Gd或Y，Ln為Eu或Tb ; 向所述混合溶液中加入氨水調節pH值至5. 5 6. 5，在70 90°C下反應後得到稀土配合物納米帶。
9.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於，所述pH值為6。
10.一種稀土配合物納米帶，其特徵在於，化學式如式II所示， RE4 (I, 2-BDC) 6 (H2O) 2 · nH20: xLn3+ 式 11 其中，RE為Gd或Y中，Ln為Eu或Tb，η為4 5，X為O. 5% 10%。
全文摘要
本發明公開了一種稀土配合物納米帶及其製備方法，該方法將稀土硝酸鹽與鄰苯二甲酸反應，通過調節溶液的pH值使鄰苯二甲酸的羧基去質子化，實現了稀土離子與鄰苯二甲酸配位結合，產生大量的晶核，該晶核在極性溶劑環境下各向異性生長，得到化學式為RE4(1，2-BDC)6(H2O)2·nH2O或RE4(1，2-BDC)6(H2O)2·nH2O:xLn3+的稀土配合物納米帶。由於本發明調節pH值至5.5～6.5，在該pH值下鄰苯二甲酸的羧基完全去質子化且不形成稀土氫氧化物，溶液達到過飽和狀態，從而快速產生大量晶核並各向異性生長形成帶狀結構，避免了緩慢生長而形成塊狀晶體。實驗結果表明，本發明製備的稀土配合物納米帶寬度為100～150nm，厚度為10～20nm，長度達幾百微米以上。
文檔編號C30B29/62GK102617619SQ20121005370
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月2日 優先權日2012年3月2日
發明者喬卉, 尤洪鵬 申請人:中國科學院長春應用化學研究所