[发明专利]一种三聚氰胺-二醛缩合物及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着20世纪90年代以来纳米科技的迅速发展，纳米材料已成为该领域的一个最有富活力、研究内涵最为丰富的科学分支之一。而荧光纳米材料由于其特有的发光机理和光电性能，成为人们争相研究的热点。目前研究比较广泛的荧光纳米材料主要包括纯的纳米半导体发光材料，稀土离子和过渡金属离子掺杂的纳米氧化物、硫化物、复合氧化物和各种无机盐发光材料等。特别是无机半导体纳米材料由于其表面效应，量子尺寸效应，小尺寸效应，宏观量子隧道效应等独特的物理、化学特性,从而被广泛应用于化学、生物、医学等领域（Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47，7602-7625）。例如，CdTe、CdS、CdSe等量子点被广泛的应用于DNA、RNA和蛋白质等生命物质的荧光标记（J. Am. Chem. Soc.2001，123，4103-4104）及生物成像（Science 2002，298，1759-1762）。

近年来，有机荧光纳米材料由于具有不同于半导体纳米材料的光学和电学性能，同时兼具了响应速度快、可进行分子设计和纳米材料的尺寸效应等优点不断受到研究者的青睐，只要有效的改善材料的热稳定性和机械力学等性能，有机荧光纳米材料将在新型光电器件方面具有巨大的潜在应用前景。随着光电器件纳米技术的飞速发展，系统的集成化对器件及其材料尺寸的维度提出了纳微化的要求，有机纳米材料的光电性能逐渐成为人们关注的热点（J. Am. Chem. Soc.2001，123，1434）。有机荧光纳米材料不同于半导体和金属晶体，是由弱的范德华作用力结合而成，对其光电性质起决定性影响的不是半导体和金属晶体的Wannier激子，而是Frenkel激子或有机分子半导体中的电荷转移（charge-transfer）激子。由于其复杂的分子成分和结构等，有机荧光纳米材料还处于初级阶段的基础研究中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种新型的具有高荧光和强共振瑞利散射性质的有机物纳米材料；

本发明的另一目的，是提供上述材料的合成方法及其应用。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种三聚氰胺-二醛缩合物，其结构如通式（Ⅰ）：

根据该化合物的谱图，参见图5-图6，最终纳米颗粒的结构由¹³C 和 ¹⁵N solid-state NMR进行进一步的确定。在¹³C CP-MAS NMR（图5）中，化学位移在167.06 ppm处的峰为三聚氰胺三嗪环上的C原子的核磁峰，而化学位移在47.96 ppm处的峰对应的是三聚氰胺上的伯胺对乙二醛上的醛基进行亲核加成形成的缩醛胺结构中的三级C原子。另外，在¹⁵N CP-MAS NMR（图6）中，化学位移在174.58-179.75 ppm之间的峰为三嗪环上N原子的核磁峰，而化学位移在89.16-103.96 ppm的峰应该归属为缩醛胺结构中的仲胺上的N原子。

上述的三聚氰胺-二醛缩合物的合成方法：将三聚氰胺和二醛类化合物按照1-5：3的摩尔比混合放入比色管中，然后加入溶剂二甲基亚砜，超声溶解至溶液完全澄清，最后将溶液加热到160-190℃，反应2-10h即可。

作为上述三聚氰胺-二醛缩合物的合成方法的优选方案，所述二醛类化合物选用乙二醛或戊二醛或对苯二醛。

更优的，所述二醛类化合物为乙二醛，其中，三聚氰胺与乙二醛的摩尔比为4：3；或，所述二醛类化合物为戊二醛，其中，三聚氰胺与戊二醛的摩尔比为1：1。

优选的，所述反应在高温反应釜中加热至180℃，反应3h。

所述的三聚氰胺-二醛缩合物作为荧光纳米材料的应用。

所述的三聚氰胺-二醛缩合物作为染料敏化太阳能电池的应用。将通式（Ⅰ）化合物充当染料敏化剂以吸收太阳光进行光电转换或代替光散射层重新捕获未吸收的太阳光。

所述的三聚氰胺-二醛缩合物制作白光LED的应用，将通式（Ⅰ）化合物激发以制作白光LED，所述通式（Ⅰ）化合物的激发波长为300-400 nm，最佳激发波长为330nm。