[发明专利]一种稀土配位聚合物微片材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于纳米材料，特别涉及一种采用水热法使稀土金属离子与乙二胺四乙酸配体自组装合成稀土-乙二胺四乙酸配位聚合物材料。

背景技术

金属离子-有机配体配位聚合物材料是一种新型配位聚物材料，具有独特的物理化学性能，在催化、非线性光学、气体储存及药物缓释领域有重要的应用（Moulton B,Zaworotko MJ,Curr Opin Solid State Mater Sci,2002,6:117~123；James S L,Chem Soc Rev，2003,32:276~288；Hong M C,Cryst Growth Des,2007,7:10~14）。

稀土由于因其独特的4f壳层电子结构，因此具有优良的光电磁物理特性，可作为优良的压电材料、热电材料、发光材料和磁性材料。有机配体乙二胺四乙酸是化学中一种良好的螯合剂，同时成本较低，可作为重金属解毒药、络合剂、抗氧增效剂、稳定剂及软化剂。因此将稀土和有机配体乙二胺四乙酸进行分子设计和合成，可结合稀土元素的优异物理性能和乙二胺四乙酸的生物相容性，制备出具有生物相容性和光学性能的稀土-乙二胺四乙酸配合物，可用于制备生物荧光探针、生物传感器和药物载体。

本发明技术首次利用无模板的水热合成法获得了一种稀土-乙二胺四乙酸配位聚合物微片材料，所制备的稀土配位聚合物具有微片状外观，产量高且分散性好。制备的稀土配位聚合物可具有良好的荧光性能，可作为荧光材料用于生物医药、光学存储、电子器件领域。

同时可充分利用该稀土配位聚合物掺杂过渡金属（例如：锰），有望获得优异的磁性性能，大大拓展了稀土配位聚合物材料的应用范围。

发明技术制备方法简单，快速，合成条件可控，且合成产物结晶度高。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种稀土配位聚合物微片材料及其制备方法，本发明采用水热合成法，制备的配位聚合物的厚度可达纳米级，且制备过程简单、成本低、产量高、重复性好、快速、合成条件可控易、产物化学计量比合适且合成产物结晶度高。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种稀土配位聚合物微片材料，组分及其通式为Ln₃(EDTA)₃(OH)₃·H₂O，其中Ln为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、铒或其中两种或两种以上元素的混合，EDTA为含两个去质子羧酸根的乙二胺四乙酸。

该稀土配位聚合物微片材料，是以一种或者两种及两种以上混合的稀土盐或者稀土氧化物为稀土金属离子来源，以乙二胺四乙酸二钠盐为有机配体来源；所述稀土盐为稀土硝酸盐、稀土硫酸盐；所述的稀土硝酸盐为硝酸镧、硝酸铈、硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐、硝酸铕、硝酸钆、硝酸铽、硝酸镝、硝酸铒；所述的稀土硫酸盐为硫酸镧、硫酸铈、硫酸镨、硫酸钕、硫酸钐、硫酸铕、硫酸钆、硫酸铽、硫酸镝、硫酸铒；所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化铒。

该稀土配位聚合物微片材料，也可以掺杂过渡金属锰元素，例如硝酸锰。

所述稀土配位聚合物的形貌呈微片状，微片厚度可控制，可从纳米级到微米级，微片厚度分布范围为100~400纳米，粒度分布范围为1~5微米。

一种稀土配位聚合物微片材料的制备方法，具有如下步骤：

（1）一种稀土配位聚合物微片材料，原料组分及其通式为Ln₃(EDTA)₃(OH)₃·H₂O，其中Ln为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、铒或其中两种或两种以上元素的混合，EDTA为含两个去质子羧酸根的乙二胺四乙酸。

该稀土配位聚合物微片材料，是以一种或者两种及两种以上混合的稀土盐或者稀土氧化物为稀土金属离子来源，以乙二胺四乙酸二钠盐为有机配体来源；所述稀土盐为稀土硝酸盐、稀土硫酸盐；所述的稀土硝酸盐为硝酸镧、硝酸铈、硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐、硝酸铕、硝酸钆、硝酸铽、硝酸镝、硝酸铒；所述的稀土硫酸盐为硫酸镧、硫酸铈、硫酸镨、硫酸钕、硫酸钐、硫酸铕、硫酸钆、硫酸铽、硫酸镝、硫酸铒；所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化铒。

该稀土配位聚合物微片材料，也可以掺杂过渡金属锰元素，例如硝酸锰。

（2）将乙二胺四乙酸二钠盐溶解于去离子水中，乙二胺四乙酸二钠盐的浓度为0.42摩尔每升；