[发明专利]铕-噻吩甲酰三氟丙酮无限配位聚合物纳米粒子及其薄膜的制备方法

说明书

本发明提供了铕‑噻吩甲酰三氟丙酮无限配位聚合物纳米粒子及其薄膜的制备方法。以Eu(NO₃)₃·6H₂O为金属离子源，以噻吩甲酰三氟丙酮有机配体，采用简单、无模板剂的混合溶剂热法，成功制备了铕‑噻吩甲酰三氟丙酮无限配位聚合物球形纳米粒子；将得到的干燥样品再与聚甲基丙烯酸甲酯混合，以N,N‑二甲基酰胺为溶剂，通过旋涂法，制备了其薄膜。采用混合溶剂热法，不仅节约能源，操作简便，还可实现对目标产物的形貌、颗粒大小等的精确控制。本发明的方法所制备的配位聚合物纳米球形貌均匀直径约为100nm，制备的薄膜表面平整，致密程度好，合成路径简单且易调控。

技术领域

本发明涉及稀土配位聚合物，具体涉及铕-噻吩甲酰三氟丙酮无限配位聚合物纳米粒子及其薄膜的制备方法。

背景技术

配位聚合物作为一类新型的有运用前景的杂化材料，被研究者们广泛的研究。由于金属离子和有机配体的多变性，以及它们构建单元的多变性，使得配位聚合物有着无限的结构和种类从而被应用的领域非常广泛，包括气体吸收，分离，催化，化学传感，光电材料，绿色能源，生物成像以及药物运输等。在配合物材料的研究中，调控配位聚合物材料形貌和尺寸，来控制其性能及应用成为研究者们的重要研究方向。由于纳米粒子区别于宏观物体结构的独特特点，往往表现出一些新异的物理化学特性。因此可通过调控配位聚合物的纳米颗粒来优化其性能。材料纳米化后，具有许多特性，如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，从而更广泛地应用于发光，磁性，气体吸附和分离，多相催化，药物运输，化学传感等领域。

稀土发光配位聚合物纳米材料不仅极大地丰富了发光材料的种类，而且因其具有优异荧光性能使其在化学传感、药物运输以及细胞成像等方面显示出了诱人的应用前景。特别是Eu³⁺有着独特的光谱特征，包括长至毫秒的荧光寿命，高的色纯度，尖窄的发射光谱带以及大的斯托克斯位移。一般地，Eu³⁺在可见光区域表现出很弱的吸光率，所以通常需要有机配体吸收光能随后传递给Eu³⁺，来实现有效发光。稀土β-二酮配位聚合物不仅表现出高的发光性能，并且稳定性好。因此噻吩甲酰三氟丙酮常被选择与其他辅助配体一起合成配位聚合物，研究其发光性能。文献[Journal of Rare Earth,2013 31(12),1130-1136]利用噻吩甲酰三氟丙酮为有机配体、丙烯酸为辅助配体与氯化铕溶液调节pH＝7条件下合成配合物并研究其发光性能。文献[Journal of Rare Earth,2010,28(3),333-339]利用噻吩甲酰三氟丙酮和1，10-邻菲罗啉和稀土铕离子采用溶剂挥发法制备出双配体铕基配合物，再采用静电纺丝法合成聚苯乙烯复合纳米纤维直径为350nm-700nm。文献[Journal ofMaterials Chemistry,2011,21(11),3796-3802]利用噻吩甲酰三氟丙酮和稀土氯化物调节pH在弱酸条件下合成配合物，然而尚未报道其配合物形貌及尺寸。尽管如此，直接合成铕-噻吩甲酰三氟丙酮单配体无限配位聚合物纳米粒子仍鲜有报道。本发明利用噻吩甲酰三氟丙酮与稀土铕离子的分子组装，采用简单的无模板剂溶剂热合成法，直接合成大小均一的球状无限配位聚合物纳米粒子并将其制成发光薄膜。

如今，功能薄膜已经成为发展信息技术、生物技术、能源技术等领域和国防建设的重要表面材料和器件，关系到资源、环境及社会的可持续发展。目前，许多研究者们发展能够广泛应用于物理学、医学、生物学、化学等领域功能性薄膜的制备方法。现如今,已经开发的制备功能性薄膜的方法有溅射法，金属有机化学气相沉积法，脉冲激光沉积法，电子束蒸发法，原子层取向生长法，凝胶-溶胶法等。本专利采用的凝胶-溶胶旋涂法，相比于其他方法，有着无法比拟的优点，如价格低廉，工艺条件温和，不需要真空设备，制备的薄膜较平整，致密程度好，薄膜厚度可控。功能薄膜在解决通讯技术、环境以及能源等诸多领域中的重要作用和地位。然而，将稀土配位聚合物纳米颗粒制成薄膜进行深入研究及应用的报道仍然较少。

发明内容