[发明专利]一种高荧光性能铜纳米簇/水滑石复合薄膜材料的制备方法

说明书

本发明涉及纳米发光材料技术领域的一种高荧光性能铜纳米簇/水滑石复合薄膜材料的制备方法，通过将表面带正电的石英片在带负电的铜纳米簇溶液和带正电的水滑石纳米片胶体溶液中进行多轮逐层自组装得到铜纳米簇/水滑石复合薄膜。所述方法的产物的具有很好的量子产率和荧光寿命，在光致发光和电致发光条件下对温度都有良好的响应，制备方法简单、成本低廉，可以用来制备荧光和电致化学发光温度传感器。

技术领域

本发明属纳米发光材料技术领域，具体而言，提供了一种高荧光性能铜纳米簇/水滑石复合薄膜材料的制备方法。

背景技术

纳米材料是21世纪高新科技的代表，向人们展示了一个全新的世界。金属纳米簇具有光稳定性好、斯托克位移大等特点，与其他荧光材料，如有机染料、荧光蛋白、半导体量子点等相比，金属纳米簇还具有合成简单、易于表面修饰、生物相容性好、环境友好等优点。因此，作为荧光材料，金属纳米簇越来越受到科研工作者的青睐。在金属纳米簇中，金、银纳米簇的合成和应用都已经非常成熟。相比于金、银等贵金属纳米簇，铜纳米簇也具有与贵金属纳米簇相似的强荧光发射、稳定性强、生物相容性好等特点，而且它还具有合成更加简单、快速，价格更低廉、来源丰富，具有导电性和催化作用等优点。近年来，铜纳米簇逐渐走进研究者的视线，其合成和应用都取得了很大进展。但是，铜纳米簇的合成、应用仍然存在一些问题，如制备的铜纳米簇量子产率低，尤其发橙-红光的铜纳米簇，一般低于10％；荧光寿命短；需要低温保存，存储稳定性差等，很少有文献报道铜纳米簇二维材料的制备及其应用，这些问题的存在都限制了铜纳米簇的应用，亟待解决。

层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，又称水滑石)是一种典型的阴离子型层状材料，其主体层板内金属离子的种类、分布、比例以及层间的客体都可人为调控。水滑石作为一种多功能的层状材料，其设计合成及插层组装的多样性，引起了功能材料研究领域科研工作者的广泛兴趣和高度重视。利用水滑石的层状结构和主体层板带有正电的特征，制备无机-有机、无机-无机等多种功能性复合材料的工作已有报道，尤其是其中的薄膜材料，作为一种新型超分子体系的二维材料，常常是研究的热点。水滑石是一种宽禁带半导体材料，它的层板带有正电，可以通过静电等相互作用与阴离子结合，因此，通过插层或组装的方式将带负电的小分子固定到水滑石层板间，能够实现水滑石的有效限域。因此，本发明提出构筑纳米铜簇/水滑石复合薄膜材料，通过静电作用等主客体间的相互作用，利用水滑石的层板将铜纳米簇固定在层间，以抑制或减少铜纳米簇中非辐射跃迁的散失，增加辐射跃迁，最终达到提高铜纳米簇荧光寿命和量子产率的效果。同时，构筑的纳米铜簇/水滑石复合薄膜材料拓宽了铜纳米簇的应用领域。

发明内容

本发明的目的是基于水滑石利用超分子自组装制备一种响应温度的高荧光铜纳米簇/水滑石复合薄膜材料。本发明以带正电的水滑石纳米片为主体分子，带负电的铜纳米簇为客体分子，主客体分子之间有静电等相互作用，通过层层自组装构筑铜纳米簇/水滑石复合薄膜，然后考察其荧光性能，并探究该薄膜在光致发光和电致发光条件下对温度的响应。

一种高荧光性能铜纳米簇/水滑石复合薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：

1)制备带负电的铜纳米簇溶液和带正电的水滑石纳米片胶体溶液；

2)基片分别在步骤1)中的两种溶液中进行逐层交替自组装得到铜纳米簇/水滑石复合薄膜。

优选的，通过将水滑石前体在甲酰胺中进行剥层得到带正电的水滑石纳米片胶体溶液，所述前体为Mg _1-xAl_x(OH)₂(NO₃)_x·mH₂O，其中，0.2≤x≤0.33，m为结晶水的数量，取值范围为0.5-9。

优选的，带负电的铜纳米簇溶液是谷胱甘肽保护的铜纳米簇溶液。

优选的，所述基片是通过PDDA溶液预处理得到的表面带正电的石英片。