[发明专利]一种发光稀土金属配合物及其制备的可调性发光纳米薄膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光稀土金属配合物及其制备的可调性发光纳米薄膜。

背景技术

具有纳米尺寸的超分子配位聚合物及其复合材料因为兼备了纳米材料和金属-有机配位超分子的结构特征，因此在性质和功能方面具有其他材料所不具备的兼容性，在线性与非线性光学、电学、磁学、催化与吸附以及生物活性等方面具有潜在的应用价值。其中，稀土超分子配合物既具有稀土离子独特的光学特性，又能借助有机配体吸收光能后的能量转移而大大增强发光效率，并可通过配体的修饰等实现材料发光波段的可调控性，因而在发光材料的领域中开辟了一片崭新的天地。将其制备成具有纳米结构的功能组装体，并通过体系微结构与宏观性质之间构效关系的调节，实现体系中功能纳米单元的尺寸、形状、组成、结构和排列的人为控制，则可能在纳米尺寸的发光器件、光子晶体、荧光探针等新型纳米器件的制备方面奠定基础。

近年来，国内外科学家在白光或可调性发光纳米薄膜材料领域开展了一系列的工作，但目前大多集中在有机发光纳米材料上。因为受到有机材料本身特性的限制，在发光强度、可调性、热稳定性等方面都存在一定的缺陷。与之相比较，若能制备得到发光可调性稀土金属配合物的纳米复合薄膜，则将在应用方面具有更大的潜力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术当中存在的问题，提供能发射明亮红、绿、蓝光的稀土金属配合物。

本发明所述的发光稀土金属配合物具有如下结构：

R为CH₃CH₂-或CH₃CH₂CH₂-或CH₂＝CHCH₂-。

Ln为稀土金属。稀土金属是铕、铽或铈。

本发明所述的发光稀土金属配合物是由稀土金属离子与三脚架类配体NTB(N-substituted tris(N-alkylbenzimidazol-2-yl methyl)amine)络合形成，结构稳定，三脚架类配体可以有效的利用三脚挂臂和中心的配位N原子将稀土离子包裹在内，形成优良的配位场发光环境。通过配体的修饰、抗阴离子及辅助配体的协同作用，NTB配体与Eu³⁺、Tb³⁺、Ce³⁺三种稀土金属离子络合，分别得到发出明亮的红、绿、蓝光的超分子配合物。

本发明的另一个目的是提供上述稀土金属配合物的制备方法，包括如下步骤：

a、将NTB类配体溶于乙醇中；b、缓慢加入稀土盐的乙醇溶液；c、混合溶液经过静置、过滤、洗涤、干燥后得到发光的稀土金属配合物；所述的稀土盐是Eu(ClO₄)₃、Tb(ClO₄)₃或Ce(ClO₄)₃。

所述的洗涤是用乙醇和乙醚顺次洗涤。

本发明的又一目的是提供一种具有可调性的发光纳米薄膜，其由如下方法制备而成：

a、将权利要求1所述发光稀土金属配合物溶解于乙腈和乙醇的混合溶液中，乙腈和乙醇的体积比为1∶1，制得以稀土金属离子总摩尔数计算的浓度为10^-3mol/l的溶液；

b、按稀土金属离子总摩尔数∶钛酸四丁酯摩尔数＝1∶6的比例向步骤a制得的溶液中加入钛酸四丁酯，经水解和陈化后，得到前驱体溶胶；

c、将配制好的前驱体溶胶滴到基片上，以3000-3500转/分钟的甩胶，持续时间20-25秒，得到前驱体膜；

d、将前驱体膜在70℃-80℃温度下烘烤20-30分钟，制得基于红、绿、蓝光稀土金属配合物的可调性发光纳米薄膜。

所述的制备方法是利用溶胶-凝胶法，由三种稀土金属配合物制备得到尺寸和形貌均匀的纳米复合薄膜材料，并通过三种稀土金属配合物间比例的调配和分子间的能量传递作用，实现白光或视觉上连续可调波段的纳米复合薄膜，其实现可调性发光的原理可参照下图中国际照明委员会规定的色度模型。实际操作过程中，在制备的Eu/Tb配合物纳米复合薄膜中，当Eu/Tb的比例逐渐减小时，肉眼观察到的颜色可从Eu发射的纯正红色变化到中间色黄色，最后变化到Tb发射的纯正绿色。因此，若采用Eu、Tb、Ce三种配合物的复合薄膜材料，则可以实现白光和任意视觉上连续可调颜色的发光。

与现有技术相比，本发明克服了现有技术的缺陷，有以下有益效果：