[发明专利]一种喹啉衍生物插层的类水滑石多色发光材料及制备方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种喹啉衍生物插层的类水滑石多色发光材料及制备方法。

（二）背景技术

转光剂是一类能将日光中对植物光合作用有害或无用的紫外光、绿光等转化为光合作用所需的红光、蓝光的化学物质。当前常用的转光剂主要分为有机染料类转光剂、无机盐类转光剂、稀土配合物类转光剂。近年来研究者试图合成出造价便宜，转光效率高，与高分子材料有很好相容性的有机无机复合转光剂。

1987年，Tang用8-羟基喹啉铝（AlQ₃）作为发光层制成了有机电致发光器件，之后人们就不断将8-羟基喹啉与除铝以外的金属合成配合物作为发光材料。并且发现很多过渡金属，第二主族金属，稀土均能与8-羟基喹啉配合发射出不同波长的荧光，并具有很强的发光强度。8-羟基喹啉铍的发光颜色与AlQ₃相似，发射波长也在520nm左右；8-羟基喹啉镁发出强的蓝绿色荧光，最大发射波长约在528nm；8-羟基喹啉锌可以在568nm左右发出黄光；8-羟基喹啉镓、锆、钴、铕、锰、镉等均能发出强烈的荧光。这些金属螯合物的光致发光是配体受中心离子轻微干扰的配体发光，且中心离子不同，所形成的螯合物的荧光光谱在发射波长上有较大差异。除了8-羟基喹啉，研究者还发现多种喹啉衍生物均可与金属离子形成螯合物发出强烈的荧光。尽管喹啉类金属螯合物具有良好的热稳定性、宽激发带和高荧光效率等优异的性能，一直被首选用于发光或显示器件的荧光材料之一。但直接作为转光剂使用往往存在易团聚造成荧光猝灭、难以大面积成膜、成本高、易分解等缺点。

类水滑石是一种层状金属氢氧化物，由于其独特的层状结构及层板组成和层间阴离子的可调变性，使其作为无机功能材料在催化、离子交换、吸附、医药等领域都得到了广泛的应用。类水滑石由于具有层状结构，层内存在强烈的共价键作用，层间存在静电引力，以及层板与层间阴离子间存在静电吸引、氢键等非共价键弱相互作用，因此具有良好的热稳定性。并且类水滑石在受热时，其结构水和层板羟基及层间阴离子以水和CO₂的形式脱出，起到降低燃烧气体浓度、阻隔O₂气的阻燃作用。借助类水滑石层间阴离子的可调变性，将其改性，在层间掺入各种荧光配体，得到新的转光材料。2005年段雪等人提出“具有荧光特性的稀土配合物插层水滑石及其制备方法”的专利申请（专利申请号：200510012245.7；公开号：CN1715365A），系在水滑石层间通过离子交换引入Eu等稀土离子的氨羧配合物以获得具荧光性的水滑石。2009年陆军等人提出了“三（8-羟基喹啉-5-磺酸根）合铝配阴离子插层水滑石复合发光材料及其制备方法”的专利申请（专利申请号：200910217552.7；公开号：CN101768435A），通过将三（8-羟基喹啉-5-磺酸根）合铝配合物插层进入类水滑石层间，获得具有光电功能的杂化材料。这些报道都是在类水滑石层间直接插入金属螯合物，存在插入效率低的缺点。

发明内容:

为了解决上述直接使用喹啉类金属螯合物作为转光材料存在的技术问题。本发明提供了一种喹啉衍生物作为配体直接插入到类水滑石中而形成多色发光复合材料及其制备方法，将喹啉衍生物插入到类水滑石层间，喹啉衍生物可与类水滑石层板上的金属阳离子配位形成特殊组装结构，提高了作为发光中心的金属配合物的不对称性，同时由于类水滑石层状结构的保护作用，提高了该发光复合材料的热稳定性，而且与高分子材料有很好的相容性。通过改变喹啉衍生物的种类、类水滑石金属阳离子的种类和喹啉衍生物的插层量，可得到具有不同组装结构的类水滑石。而每一种特定组装结构的类水滑石可对应发射特定波长的荧光，进而获得了多种具有不同发射波长的转光材料。

一种喹啉衍生物插层的类水滑石多色发光材料的制备方法，包括如下步骤：

1）用水热法制备层间阴离子为Cl-或NO₃^2-，层板二价、三价金属阳离子摩尔比M²⁺/M³⁺=2.0～4.0，其中M²⁺的浓度为0.2～1.0mol/L的类水滑石前体。

2）将步骤1）制备的类水滑石前体加入到喹啉衍生物的水溶液中进行反应，水溶液中类水滑石前体0.5g/L、喹啉衍生物10～50g/L，搅拌速度为2000～4000转/分，30～60℃下反应12～24小时，静置10～20小时，用乙醇离心洗涤，30～60℃干燥12～24小时，得到喹啉衍生物插层的类水滑石多色发光复合材料。