[发明专利]一种红色发光的均匀多孔稀土复合材料、制备方法及应用

说明书

一种红色发光的均匀多孔稀土复合材料、制备方法及应用。本发明属于气凝胶复合材料，该复合材料为CMC/TTA/Eu,其中CMC为羧甲基纤维素钠盐，TTA为2‑噻吩甲酰三氟丙酮去质子后的阴离子，Eu为稀土铕离子。该材料的稀土铕配合物与纤维素大分子网络以共价键相连，分解温度为240℃。制备是：羧甲基纤维素钠盐粉末溶解后逐滴加入EuCl₃水溶液，得透明小球状CMC/Eu³⁺水凝胶；将CMC/Eu³⁺水凝胶加入2‑噻吩甲酰三氟丙酮钠盐的水溶液，搅拌、收集及乙醇交换，超临界二氧化碳干燥等。该复合材料在紫外光照射下发出纯正的红色荧光，在发光显示及新型多孔材料领域具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于气凝胶复合材料，尤其是含稀土元素配合物的发光材料及制备。

背景技术

稀土元素由于具有色纯度高、荧光寿命长、发射谱线丰富的特点，受到制备发光复合材料的广泛关注。SiO₂ 在催化、吸附、传感等领域具有极大的潜在应用价值，传统稀土发光复合材料一般选择二氧化硅作为基质材料。但与生物大分子基质相比，二氧化硅基质并不具有优异的生物相容性和生物可降解性。武汉大学的张丽娜教授曾经报道了把一种稀土发光荧光粉SrAl₂O₄: Eu²⁺, Dy³⁺掺杂到纤维素生物大分子基质材料中，所得到的复合发光材料在生物成像方面显示出潜在的应用价值 (J. Mater. Chem. B, 2014, 2, 7559)。但是掺杂方式是物理的，缺点是，稀土发光中心与基质之间是通过分子间作用力结合，导致了发光中心易团聚，也容易发生荧光猝灭。羧甲基纤维素钠是棉花或纸浆用水媒法或溶媒法通过修饰制成的生物大分子纤维素，在食品和医药中均有应用，选择其作为基质材料制备新型稀土发光复合材料有望进一步扩大稀土化合物的应用范围和制备方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术所存在问题，把稀土铕配合物与纤维素天然大分子以共价键结合，为发光显示领域提供一种红色发光的均匀多孔气凝胶复合材料、制备方法和应用。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案包括：

（一）一种红色发光的均匀多孔稀土复合材料

该复合材料的化学组分为CMC/TTA/Eu，其中，CMC为羧甲基纤维素钠盐，TTA为2-噻吩甲酰三氟丙酮去质子后的阴离子，Eu为稀土铕离子，该复合材料的稀土铕配合物以共价键方式与纤维素大分子网络相连，其分解温度为240℃。

（二）制备上述多孔复合材料的方法

包括以下步骤：

(1) 将羧甲基纤维素钠盐的粉末在搅拌下溶解到去离子水中，再逐滴加入到EuCl₃水溶液中，取得透明小球状CMC/Eu³⁺水凝胶；

（2）将CMC/Eu³⁺水凝胶加入到质量百分比浓度0.5～1.5%的2-噻吩甲酰三氟丙酮钠盐的水溶液中，慢速搅拌24h、收集水凝胶、洗涤；

(3) 用不同浓度的乙醇交换步骤（2）洗涤后的水凝胶，得到醇凝胶，超临界二氧化碳干燥，得终产物。

进一步，所述步骤（1）的羧甲基纤维素钠盐溶液的质量百分比浓度为2~6%；所述的EuCl₃的摩尔浓度为0.01~ 0.1M。

进一步，所述步骤（3）的乙醇浓度梯度为5%, 25%, 45%, 65%, 85%, 100%。

进一步，所述步骤（3）的二氧化碳超临界条件为8~ 35Mpa, 温度为32~46℃。

所述步骤（3）的TTA钠盐的质量百分比浓度为0.5~ 1.5%。