[发明专利]一种氟桥连稀土分子簇荧光材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种氟桥连稀土分子簇荧光材料及其制备方法，采用溶剂热合成法，通过铽金属源和氟源的反应，得到了一种空气稳定的氟桥连稀土分子簇荧光材料，特殊的氟桥连，使得荧光增强，量子产率达到了99.6％。本发明合成方法简单易行，产率高，后处理简单，热稳定性较好，可到300摄氏度以上，得到的氟桥连稀土分子簇荧光材料为团簇类化合物，可溶于有机溶剂，易于加工。且发光效果完全不同于稀土荧光块材材料，并没有出现稀土发光材料常有的浓度猝灭效应，为消灭稀土浓度猝灭提供了一个很有利地方案。

技术领域

本发明属材料科学技术领域，涉及一种荧光功能材料，具体涉及一种氟桥连稀土分子簇荧光材料及制备方法。

背景技术

从LED灯到激光，从显示显像器到多功能生物荧光材料，稀土荧光材料在人类日常工作生活中有着很大的应用。稀土发光材料有很多优点：窄带的发光谱，物理和化学稳定的发射峰，色纯度高，色彩鲜艳，转化率高，大的斯托克位移等等。受困于浓度猝灭效应，绝大多数的稀土荧光材料都需要掺杂才可以得到高效的荧光，导致真正发光的稀土比例一般低于15％，例如Y2O3：Eu的发光，Eu的最佳发光浓度为5％。低浓度的发光中心导致了即使100％的量子产率，荧光强度也不会很强，这大大限制了稀土荧光材料的发展。

同时，作为无机和有机杂化体，稀土金属簇合物具有亚纳米的尺寸而且相同的结构特征，可以被视为由有机配体包裹的稀土氧化物，氢氧化物或卤化物的无机片段。但由于这为详细研究此类零维材料的物理特性提供了机会。但是目前多数的稀土金属簇的桥连基团为羟基，由于羟基猝灭效应，这些荧光稀土团簇并没有很高的发光量子产率(一般都低于32％)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氟桥连稀土分子簇荧光材料及制备方法，以克服现有铽基簇合物材料的荧光性能差的问题，以及通过构建独特的氟桥连基簇合物材料，来消除稀土发光固有的浓度猝灭现象(对应的氟化铽量子产率仅为15％)，本申请制备的氟桥连稀土分子簇荧光材料具有良好的热稳定性及溶液稳定性，具有很高的量子产率(99.6％)。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氟桥连稀土分子簇荧光材料，其组成式为Tb_aX_b(L)_c(S)_d，其中，X为桥连的氟离子，L为有机配体，S为溶剂分子；其中a大于2，b大于1，c大于1，d大于等于0。

进一步的，其组成式为Tb₆X₈(piv)₁₀(Hpiv)₄DMF；其中，X为氟离子，piv为脱质子后的特戊酸，Hpiv为未脱质子的特戊酸，DMF为N，N-二甲基甲酰胺。

进一步的，所述X为负一价的氟离子。

进一步的，所述氟桥连稀土分子簇荧光材料为零维分子簇。

一种氟桥连稀土分子簇荧光材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1)，将铽金属源均匀分散于有机溶剂中，然后向分散有铽金属源的有机溶剂中加入氟源得到反应体系A；

步骤2)，将反应体系A在有机溶剂热条件下进行热反应，对经过热反应的反应体系A进行滤上清液、低温结晶、洗涤后得氟桥连稀土分子簇荧光材料。

进一步的，步骤2)中，将反应体系A在80～160℃温度下进行热反应24～72小时，然后对热反应后的反应体系A经取上清液过滤、低温结晶、洗涤后即可得到含氟桥连稀土分子簇合物荧光材料。

进一步的，所述有机溶剂采用二甲基甲酰胺、甲醇、乙腈、二甲基亚砜、乙醇或乙酸乙酯。

进一步的，铽金属源和氟源的质量比为(20-5)：1。

进一步的，所述氟源为氢氟酸、金属氟化物或铵类氟化物。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：