[发明专利]一种多荧光特性的复合荧光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负载钙钛矿纳米晶或其复合材料的微米花状稀土金属骨架结构有机复合荧光材料。微米级尺寸的稀土金属骨架结构有机颗粒因其优异的聚集诱导发光效应，具有高荧光发光强度。同时，其花状结构具有的大比表面积和多活性位点特性，有利于钙钛矿纳米晶或其复合材料的附着和分散，进而可以降低钙钛矿纳米晶或其复合材料的荧光淬灭现象、提高其荧光发光强度。此外，钙钛矿‑稀土金属骨架结构有机复合荧光材料具有多荧光特性，并可用于多种离子和小分子的识别。

技术领域

本发明属于光电材料开发及应用领域，特别是涉及一种多荧光特性的复合荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术

金属骨架结构有机化合物(MOF)因其空间结构多样性、结构高度规整、热稳定性高、孔径可调、大比表面积、高孔隙率等结构优势，表现出良好的光、磁、吸附/分离、催化特性，使其在气体吸附与分离、传感器、药物缓释、催化反应等领域有着广泛的研究和应用。近年来，稀土元素作为金属位点的金属骨架结构有机化合物还显示出优异的荧光发光效应。其中，具有聚集诱导发光特性的稀土金属骨架结构有机化合物无疑是一类极具潜力的荧光材料，有望在生物医学检测、治疗和高灵敏度探测等领域发挥重要的应用价值。

然而，此类材料存在两个显著问题亟待解决：(1)具有聚集诱导发光特性的稀土金属骨架结构有机化合物，其荧光发光强度与其颗粒尺寸和聚集状态紧密相关。颗粒尺寸越小、荧光亮度越低。颗粒越分散、荧光发光强度越低；如何增强其荧光发光强度是一个重要的研究方向和应用需求。(2)颗粒尺寸的增大虽然可以提高其发光强度，但其在溶剂中的溶解效果显著降低。如何提高此类材料在溶剂中的分散性，这对其加工工艺复杂度和应用可行性的影响极为显著。

因此，本发明首先制备了一种微米花结构的稀土金属骨架有机颗粒，其微米级尺寸显著提升了有机颗粒的荧光发光强度。同时，有机框架结构颗粒的花状结构使其具有大比表面积和多活性位点特性。在此基础上，通过分散高荧光发光强度的钙钛矿纳米晶或其复合材料作为增益材料，进一步提升了其荧光发光强度。此外，钙钛矿-稀土金属骨架结构有机复合荧光材料还具有多荧光特性，并可用于多种离子以及小分子的识别。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明的目的是提供一种负载钙钛矿纳米晶或其复合材料的微米花状稀土金属骨架结构有机复合荧光材料。微米级尺寸的稀土金属骨架结构有机颗粒因其优异的聚集诱导发光效应，具有高荧光发光强度。同时，有机框架结构颗粒的花状结构使其具有大比表面积和多活性位点特性，因而有利于钙钛矿纳米晶或其复合材料在有机框架结构颗粒表面附着和分散。良好分散的钙钛矿纳米晶或其复合材料可以降低自身的荧光淬灭现象，进而提高其荧光发光强度。此外，钙钛矿-稀土金属骨架结构有机复合荧光材料的制备工艺简单，且具有多荧光特性，并可用于Ca²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、NH₄⁺、F^-、I^-、CO₃^2-、SO₄^2-和PO₄^3-等离子以及葡萄糖和柠檬酸等小分子的识别。具体技术方案如下：

本发明提出的一种多荧光特性的复合荧光材料，其制备方法包括以下步骤：

(1)将稀土金属盐、苯酸衍生物、羧基苯基硼酸衍生物加入到N,N-二甲基甲酰胺水溶液中超声溶解，获得稀土金属前驱体液A，稀土金属盐、苯酸衍生物和羧基苯基硼酸衍生物的质量比为1：(0.1-0.5)：(0.1-0.3)，N,N-二甲基甲酰胺水溶液的体积分数为50-90vol.％，稀土金属盐和N,N-二甲基甲酰胺水溶液的固液比为1：(0.03-0.3)，超声分散的功率为100-500W，超声频率为50-150Hz，超声时间为1-3h；