[发明专利]一种碳纳米管/硅氧网络/配体/稀土有机无机复合发光材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的碳纳米管功能材料，具体涉及一种碳纳米管/硅氧网络/配体/稀土有机无机复合发光材料的制备方法。

背景技术

碳纳米管是1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛(Iijima)在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时意外发现的由管状同轴纳米管组成的碳分子。按照石墨烯片的层数分类可将碳纳米管分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，目前其常规制备方法主要有电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法（碳氢气体热解法）、固相热解法、辉光放电法、气体燃烧法以及聚合反应合成法等。

由于其独特的分子结构，可将其视为理想的一维模型材料；巨大的长径比使其有望用作坚韧的碳纤维材料；同时它还有望用作为分子导线，纳米半导体材料，催化剂载体，分子吸收剂和近场发射材料等。随着技术的发展，各种具有特定功能的碳纳米管材料或者基于碳纳米管开发出来的新型材料越来越多的被报道。例如许多基于改性碳纳米管开发出来的具有催化功能的碳纳米管、具有传感功能的碳纳米管、碳纳米管增强陶瓷复合材料、碳纳米管储氢材料和纳米管电子器件也被相继的开发出来。目前碳纳米化学方兴未艾，内容丰富，前景诱人，有广阔的潜在应用市场。

稀土离子由于其具有丰富的电子能级，且4f电子能在不同的能级之间跃迁，从而表现出了卓越的发光性能。稀土发光材料的优点主要体现发射光谱谱带较窄，色纯度高，发射波长分布区域宽，荧光寿命从纳秒跨越到毫秒达6个数量级。正是这些优异的性能，稀土发光材料广泛应用于照明、显示和显像等传统领域，形成了很大的工业生产和消费市场规模。但是随着科技的发展和社会的需求传统的稀土发光材料已经不能适应许多新兴领域的特殊需求，为了解决这一问题，人们将目光转向了由多种材料组合在一起形成稀土有机无机复合功能材料。这类材料它既具有稀土的发光性能，又拥有基质材料特定性能，同时还能通过有机配体敏化稀土离子的发光从而满足特定的需求。

将稀土离子的发光性能和碳纳米管优异的力学性能以及导电性能结合起来，制备出新型的碳纳米管基稀土有机无机复合发光材料，将有望满足某些新兴领域的应用需求。例如可以将复合后的碳纳米管加工成分子荧光探针，或利用碳纳米管的机械性能做为掺杂材料加入到各种多功能材料中使其带有荧光性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管/硅氧网络/配体/稀土有机无机复合发光材料的制备方法。

本发明在于通过分子设计，首先制备出硅烷偶联剂修饰的碳纳米管，然后将稀土盐、硅烷偶联剂修饰的β二酮配体、硅烷偶联剂修饰的碳纳米管、正硅酸乙酯按一定步骤通过溶胶凝-胶法形成碳纳米管基稀土有机无机复合发光材料。

本发明提出的碳纳米管/硅氧网络/配体/稀土有机无机复合发光材料的制备方法。具体步骤如下：

（1）：秤取一重量份的碳纳米管至于圆底烧瓶，加入10-50重量份的强氧化性酸，超声分散后在50-90℃下搅拌反应1-20小时，用0.1-2.0微米的微孔滤膜过滤，用去离子水反复洗涤至中性后在50-150℃下真空干燥10-30小时，即得到尺寸较均一的羧基化碳纳米管；

（2）：秤取步骤（1）所得的羧基化碳纳米管一重量份分散于有机溶剂中并置于圆底烧瓶中，加入酰氯化试剂1-50重量份，将圆底烧瓶置于恒温磁力搅拌装置中，控制温度在50-100℃，搅拌反应1-50小时，抽滤并用有机溶剂反复洗涤以除去多余的酰氯化试剂，在20-150℃下对产物进行真空干燥即得酰氯化的碳纳米管；

（3）：秤取步骤（2）所得的酰氯化碳纳米管一重量份置于圆底烧瓶，加入溶解于有机溶剂中的含端氨基的硅烷偶联剂1-30重量份，然后将圆底烧瓶转移至油浴锅中边搅拌边缓慢加热，控制加热时间为1-30小时，温度从室温缓慢升到50-100℃；抽滤并反复用有机溶剂反复洗涤以除去未反应的硅烷偶联剂，真空干燥后即得到硅烷偶联剂功能化的碳纳米管；

（4）：秤取一重量份的β二酮溶于盛有有机溶剂的圆底烧瓶中，加入0.1-10重量份的氢化钠，将圆底烧瓶置于油浴锅中搅拌反应1-20小时，控制温度在50-120℃，并通氮气保护；待反应充分后逐滴的加入硅烷偶联剂对β二酮进行修饰，继续搅拌反应1-30小时，旋蒸所得溶液，洗净、纯化即得硅烷偶联剂修饰的β二酮配体；