[发明专利]一种多色发光稀土－聚乙烯吡咯烷酮高分子复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光高分子复合材料技术领域，具体涉及一种多色发光稀土-聚乙烯吡咯烷酮高分子复合材料的制备方法。

背景技术

当今社会进展的日新月异已使得发掘出多种材料的功能复合、性能互补和优化、制备出性能优异的杂化材料迫在眉睫。因此有机-无机杂化体系一经出现，立即引起科学家们的极大关注。世界各国都投入了大量人力，物力和财力对这种材料进行了深入细致的研究。通常说来，杂化材料有以下特点：无机物与聚合物可实现分子水平或纳米尺寸复合，光学性质透明，可有望在同一透明基质中制备含多种功能组分的复合材料，可以成为多种光活性物种的骨架网络；具有一定的机械稳定性，柔韧性，热稳定性和光稳定性；容易加工成各种不同维数的形状如薄膜、块体和纤维等。由于这种新型的有机-无机材料兼具有双重材料的优点，因此该功能体系在固体染料激光器，平板显示，信息传输，光电开关等高科技领域，均显示了广阔的应用前景，是国际材料科学和信息科学研究的全新领域。

稀土元素因其电子结构的特殊性而具有光、电、磁等特性，被誉为新材料的宝库。稀土离子具有优良的发光特性，人们对稀土有机配合物进行了大量的研究，合成了稀土与β-二酮类、芳香羧酸类及杂环类等配体的稀土有机配合物。通过有机配体的强烈吸收和有效的能量转移，使得稀土配合物展现出强烈的发光。但纯稀土有机配合物的最大缺点是其光稳定性和热稳定性不好，因此限制了它们的使用。为了拓宽了发光稀土配合物的应用范围，把稀土配合物引入到基质中形成高分子聚合物材料成为研究者近年来努力关注的方向，国内外已经有了相关的文献报道，并且部分结果已经实现商业应用，在生命荧光探针，平面液晶显示，高效激光等领域有极大的潜在的应用价值。最近相关的研究基本集中在稀土配合物掺杂到无机或有机改性基质和原位合成稀土发光体等。但上述方法制备的杂化材料由于稀土配合物和无机基质之间以弱相互作用力连接，因此存在着稀土配合物分布不均匀容易团聚，两相间存在相分离等问题。所以，寻求将稀土配合物通过共价键连接到基质骨架上可以弥补以上不足。研究表明对有机配体进行硅烷化修饰后通过共水解缩聚反应，得到无机组分和有机组分以Si-C键相连接的具有无机硅氧网络的杂化材料，再进一步将其镶嵌于具有高分子量的聚合物材料中，得到稀土发光有机-无机聚合物高分子复合材料，随后的研究结果表明，其特征发射有了明显的增强，热稳定性有了很大的提高，微观形貌也有了很大的改进。

这个方案在理论上涉及有机化学，高分子化学，无机化学，胶体和表面化学，材料学等众多学科，是多学科交叉的领域，所得到杂化发光材料具有许多潜在的应用价值，可望促进陶瓷、液晶、信息存储介质、非线性光学材料、微电子器件、化学生物传感器乃至生物活性材料等诸多领域的发展，对于基础和应用研究均具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种多色发光稀土-聚乙烯吡咯烷酮高分子复合材料的制备方法。

本发明提供的一种多色发光稀土-聚乙烯吡咯烷酮高分子复合材料的制备方法，具体步骤如下：

(2)稀土配合物的制备：

将步骤(1)所得的有机桥分子和聚乙烯吡咯烷酮溶液加入溶于稀土硝酸盐的乙醇溶液中发生配位反应，得到稀土配合物，配位反应温度为20-30℃，反应时间为3-5个小时，有机桥分子、聚乙烯吡咯烷酮和稀土硝酸盐的摩尔比为：3∶1∶1；

(3)溶胶-凝胶过程：

将步骤(2)所得的稀土配合物中加入正硅酸乙酯和去离子水，调节溶液的pH值为6-7，在20-40℃温度下水解缩聚反应5-10小时，直到生成固体凝胶；其中，稀土配合物、正硅酸乙酯与去离子水的摩尔比为：1∶2∶4-1∶3∶6；

(4)老化和干燥处理：

将步骤(3)所得的凝胶老化，然后用无水乙醇洗涤，干燥，即得所需产品。

本发明中，步骤(1)中所述的芳香族有机小分子为2-羟基烟酸、间羟基苯甲酸、2-乙酰基苯酚或3-甲基邻苯二甲酸等中任一种。

本发明中，步骤(1)中所述有机硅偶联剂为三乙氧基硅基异氰酸丙酯。

本发明中，步骤(1)中所述有机溶剂为无水丙酮、无水乙醚、N，N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃等中任一种。

本发明中，步骤(3)中所述稀土硝酸盐为硝酸铽或者硝酸铕。

本发明中，步骤(4)中所述老化温度为60-80℃，老化时间为10-20天。

本发明中，步骤(4)所述干燥温度为60-70℃，干燥时间为3-6天。