一種稀土熒光微納米纖維陣列的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種稀土熒光微納米纖維陣列的制備方法，將質(zhì)量比為1∶5～40的稀土配合物和高分子材料分別溶于有機(jī)溶劑中并攪拌均勻，制備出了稀土配合物/高分子材料溶液；將所述溶液取1～5微升滴在載玻片上，再將孔徑為50～800納米的多孔氧化鋁模板置于液滴上，溶劑自然揮發(fā)后溶解掉氧化鋁模板，便得陣列規(guī)整的納米纖維陣列。本發(fā)明專利技術(shù)制備的稀土配合物/高分子材料復(fù)合微納米纖維及其陣列由于具有稀土材料的光致發(fā)光特性和高分子材料的穩(wěn)定易加工性，可用于如下領(lǐng)域：微納米發(fā)光器件、光傳感器、微納米材料標(biāo)記，太陽能電池用轉(zhuǎn)光組件，防偽或夜光安全標(biāo)志織物，安檢和安保檢測等。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于模板浸潤制備稀土銪有機(jī)配合物與高分子聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合熒光纖維陣列
，涉及一種稀土熒光微納纖維陣列的制備技術(shù)。
技術(shù)介紹
稀土元素包括位于元素周期表中的第IIIB族的鈧、釔以及鑭系共17中元素，其中內(nèi)層4f電子被外層電子所屏蔽而顯示出與眾不同的光、電、磁和化學(xué)性質(zhì)，從而使得它們在元素化學(xué)中占有重要地位。作為稀土資源大國，對稀土資源進(jìn)行深度加工制成高附加值的新型功能材料和器件具有重大意義。稀土發(fā)光是由稀土元素4f電子在不同能級間躍遷而產(chǎn)生的，具有吸收能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換效率高，可發(fā)射從紫外線到紅外光的光譜，特別在可見光區(qū)有很強(qiáng)的發(fā)射能力等優(yōu)點。稀土熒光材料是一類具有獨特性能的發(fā)光材料，其熒光單色性好，發(fā)光強(qiáng)度大，引起人們極大的研究興趣。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，熒光材料在人們的生活、生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，對熒光材料的各項指標(biāo)也提出了新的要求。稀土配合物發(fā)光材料為一種有機(jī)光致發(fā)光材料，由于協(xié)調(diào)配體分子能將吸收的能量高效地轉(zhuǎn)移到配合物的稀土離子發(fā)光中心，這種配體敏化中心離子發(fā)光的效應(yīng)稱為天線效應(yīng)，該效應(yīng)彌補(bǔ)了稀土離子在紫外和可見光區(qū)吸收系數(shù)小的缺陷。但由于稀土配合物機(jī)械強(qiáng)度低，環(huán)境穩(wěn)定性差，抗潮性弱，難以加工等缺點限制了其廣泛的應(yīng)用前景。高分子材料具有穩(wěn)定性好，來源廣，質(zhì)量輕，易于成型加工，成本低等優(yōu)點，將稀土配合物分散在高分子材料中制備的稀土配合物/高分子復(fù)合發(fā)光材料兼具稀土離子發(fā)光強(qiáng)度高、色純度高以及高分子材料的優(yōu)良加工成型性能而備受關(guān)注。Zhang等(Applied physicsletters90(2007) 103103)和 Wang 等(J. Mater. Chem. ,21(2011) 18462-18466)都對稀土配合物 / 高分子復(fù)合發(fā)光材料(例如，Eu (TTA) 3 (TPPO) 2/PVP和Eu (TPD) 3phen/PSSiO)進(jìn)行了相關(guān)的研究。稀土配合物/高分子熒光微納纖維陣列中稀土配合物能更好分散，且微納纖維能排成陣列，極大地增強(qiáng)了發(fā)光強(qiáng)度，有利應(yīng)用于微納發(fā)光器件、光傳感器等領(lǐng)域。現(xiàn)有的熒光纖維一般用熒光染料或發(fā)光材料在化纖制造過程中加入纖維中，如中國專利技術(shù)專利公開說明書(CN1092119A，申請?zhí)?3102550. 8)中所述的一種有價證券、證件等所用防偽紙張中的安全纖維，該纖維為短纖維且發(fā)光材料含量不能過高，強(qiáng)度和加工性能較差。中國專利技術(shù)專利公開說明書(CN101922060A，申請?zhí)?01010273944. 8)中所述的一種稀土熒光微納米纖維制備方法，該方法所制纖維直徑大于10微米，發(fā)光強(qiáng)度不能過高，且排列雜亂，很難在熒光器件領(lǐng)域中推廣應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于提供一種工藝方法簡單且成本較低的突光纖維陣列制備技術(shù)。所制新型稀土銪有機(jī)配合物/高分子(Eu (aspirin) 3 (Phen)/PMMA)復(fù)合突光微納米纖維直徑在幾十納米到幾百納米之間，長度在幾微米到幾十微米之間，且纖維均勻分散在基體上并形成規(guī)整陣列。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案；—種稀土熒光微納米纖維陣列的制備方法，將質(zhì)量比為1: 5 40的稀土配合物和高分子材料分別溶于有機(jī)溶劑中并攪拌均勻，制備出了稀土配合物/高分子材料溶液;將所述溶液取I 5微升滴在載玻片上，再將孔徑為50 800納米的多孔氧化鋁模板置于液滴上，溶劑自然揮發(fā)后溶解掉氧化鋁模板，便得陣列規(guī)整的納米纖維陣列。所述的制備方法，所述稀土配合物為銪元素的三元配合物Eu (aspirin) 3 (Phen)，高分子材料為聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，有機(jī)溶劑為二氯甲烷、氯仿和二甲基甲酰胺中的一種或幾種。所述的制備方法，所述稀土配合物的制備是將氧化銪溶入過量稀鹽酸中反應(yīng)完全后干燥使過量鹽酸揮發(fā)制備出氯化銪，再將氯化銪、乙酰水楊酸和鄰菲啰啉按1: 3 :1的摩爾比溶于乙醇中，用三乙胺作為絡(luò)合劑及催化劑，并調(diào)節(jié)溶液PH值為7-9使之完全反應(yīng)2小時后洗滌，抽濾并干燥后就得到了白色粉末狀的稀土配合物。模板浸潤法是將具有一定粘度的高分子溶液通過毛細(xì)管作用力浸潤多孔模板，溶劑揮發(fā)后，去除模板而制備納米纖維陣列的方法。本專利技術(shù)共有以下幾個優(yōu)點1)合成的銪的稀土配合物Eu (aspirin) 3 (Phen)有很強(qiáng)的光致發(fā)光效應(yīng)，在紫外光照射下就能看到很強(qiáng)的紅光發(fā)射。2)選擇的配體的三重態(tài)與稀土的激發(fā)能級相匹配，使熒光效率大大提高。3)將稀土配合物材料分散在聚甲基丙烯酸甲酯PMMA中制備稀土高分子發(fā)光材料兼具有稀土配合物高分子材料的優(yōu)點，熒光單色性好，發(fā)光強(qiáng)度大，吸收能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換效率高以及穩(wěn)定性好，質(zhì)量輕，易于成型加工等。4)稀土配合物分散在高分子材料中，避免了與外界環(huán)境的接觸，可以有效避免稀土配合物因環(huán)境穩(wěn)定性差而導(dǎo)致的熒光效應(yīng)的減弱。5)制備的纖維粗細(xì)均勻且直徑較細(xì)在幾十納米到幾百納米之間。6)纖維在稀土配合物摻雜濃度較高(約17% )的情況下仍沒有出現(xiàn)明顯的熒光猝滅現(xiàn)象，比薄膜塊體的熒光猝滅濃度高了約一個數(shù)量級。7)稀土配合物高分子熒光微納纖維具有高度有序的陣列結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)制備的稀土配合物/高分子材料復(fù)合微納米纖維及其陣列由于具有稀土材料的光致發(fā)光特性和高分子材料的穩(wěn)定易加工性，可用于如下領(lǐng)域微納米發(fā)光器件、光傳感器、微納米材料標(biāo)記，太陽能電池用轉(zhuǎn)光組件，防偽或夜光安全標(biāo)志織物，安檢和安保檢測等。附圖說明圖1稀土銪配合物Eu (aspirin) 3 (Phen)/聚甲基丙烯酸甲酯PMMA復(fù)合纖維陣列的掃描電鏡照片，Eu(aspirin)3(Phen)/PMMA質(zhì)量配比分別為(a)l 20，(b) I 10和(c)l 5。圖2Eu(aspirin)3(Phen)/PMMA復(fù)合微納米纖維陣列(質(zhì)量配比為1: 10)的激發(fā)光譜；圖3Eu(aspirin)3(Phen)/PMMA復(fù)合微納米纖維陣列(質(zhì)量配比為1: 10)的發(fā)射光譜圖；圖4不同配比的Eu (aspirin) 3 (Phen)/PMMA復(fù)合微納米纖維陣列和相應(yīng)配比的大塊薄膜的熒光強(qiáng)度。具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例，對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例所用稀土配合物為銪元素的三元配合物Eu (aspirin) 3 (Phen)，高分子材料為聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。有機(jī)溶劑為二氯甲烷、氯仿和二甲基甲酰胺中一種或多種；稀土配合物Eu (aspirin) 3 (Phen)的制備是將氧化銪(Eu2O3)溶入過量稀鹽酸中反應(yīng)完全后干燥使過量鹽酸揮發(fā)制備出氯化銪(EuCl3),將氯化銪、乙酰水楊酸(aspirin)和鄰菲啰啉(Phen)按1: 3 I的摩爾比溶于乙醇中，用三乙胺作為絡(luò)合劑及催化劑并調(diào)節(jié)溶液pH值為7-9使之完全反應(yīng)2小時后洗滌，抽濾并干燥后就得到了白色粉末狀的稀土配合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下O將質(zhì)量比為1: 5 40的稀土配合物和高分子材料分別溶于二氯甲烷或氯仿中，并將兩者的溶液混合、攪拌均勻，制備出了稀土配合物/高分子材料溶液，制備的溶液呈透明液體具有一定的粘度；由于稀土配合物環(huán)境穩(wěn)定性差，容易變質(zhì)并失去熒光效應(yīng)，因此應(yīng)在合成完成后盡快配制成溶液待用。如果將稀土配合物和高分子材料分別溶解后再混合攪拌可以保證稀土配合物在高分子材料中完全分散并節(jié)約本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種稀土熒光微納米纖維陣列的制備方法，其特征在于，將質(zhì)量比為1∶5～40的稀土配合物和高分子材料分別溶于有機(jī)溶劑中并攪拌均勻，制備出了稀土配合物/高分子材料溶液；將所述溶液取1～5微升滴在載玻片上，再將孔徑為50～800納米的多孔氧化鋁模板置于液滴上，溶劑自然揮發(fā)后溶解掉氧化鋁模板，便得陣列規(guī)整的納米纖維陣列。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：佘希林，袁芳，李建江，趙帥江，楊東江，
申請(專利權(quán))人：青島大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：