[发明专利]灌流硅胶微球稀土杂化发光材料及其制备方法

说明书

本发明属于稀土发光材料领域，涉及一类灌流硅胶微球稀土杂化发光材料及其制备方法。该杂化发光材料以灌流硅胶微球为中孔主体材料，对其表面进行羧基改性，然后与稀土离子配位制备得到。本发明采用的灌流硅胶微球具有大孔和中孔的分级孔结构，中孔可以保证材料具有较大的比表面积，贯穿的微米级大孔可以提供较快的传质，有利于小分子在微球内部扩散，提升灌流硅胶微球中的稀土配合物的含量，且灌流硅胶微球固有的硅胶骨架，进一步赋予了所得杂化发光材料具有优异的光、热稳定性。本发明所得灌流硅胶微球稀土杂化发光材料具有较高的荧光强度，在紫外光照射下可发出多种颜色荧光，可在防伪标识材料、显示材料等领域得到广泛应用。

技术领域

本发明属于稀土发光材料领域，具体涉及一类灌流硅胶微球稀土杂化发光材料及其制备方法。

背景技术

稀土元素因其丰富的电子能级和4f电子跃迁特性，使其具有光、电、磁和催化等特性，被誉为新材料的宝库。以稀土离子作为发光中心，制备的稀土荧光材料，具有光量子转换效率高、光色纯度高、长寿命等优点，在平板显示、生物医药、非线性光学、激光器等高科技领域均得到应用。我国是一个稀土大国，具有丰富的稀土资源，稀土储量位居世界第一且品种齐全，开发设计性能优良的纳米复合发光材料，不仅在理论上有重大科学意义，而且在应用上具有广阔的前景，对稀土高新技术产业也具有重要的意义。

在稀土发光材料中，稀土有机配合物，由于具有发射光强度高、窄带发射的特点，受到了人们的普遍关注。但其光、热稳定性较差，一定程度上限制了其应用。而将稀土配合物作为客体分子，组装到光、热稳定性好的无机基质中，制备稀土杂化材料，可以提高稀土配合物的光、热稳定性，改善其发光性能。目前，应用和研究较多的无机基质主要有：溶胶-凝胶材料、中孔材料、无机杂多酸等。其中，代表性的中孔材料有：MCM-41S系列，SBA-15系列等。将客体分子组装到中孔主体材料中，已有广泛的报道，但传统的掺杂是将稀土配合物和基质进行物理混合，两者之间仅仅存在着一种比较弱的分子间作用力，容易出现相分离、团聚，稀土配合物从基质中析出等问题，且所得的材料较脆，容易碎裂。为了克服以上缺点，制得发光性能更为优异的发光材料，人们对中孔的表面进行修饰，引入合适的有机配体，通过共价键将稀土配合物嫁接到基质骨架上。需要指出的是，在这些研究工作中，存在如下主要问题：通过共价键嫁接，装载在中孔里面的稀土配合物的量较少。以孔径相对较大的SBA-15为例，尽管SBA-15具有大的比表面积和较大的孔容，但是通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测试稀土元素的含量一般在4％以内。稀土配合物的含量较低，决定了发光中心较少，极大地影响了材料的发光强度。因此，如何在中孔材料中装载更多的稀土发光中心，提高杂化材料的发光强度，从应用的角度，就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种灌流硅胶微球稀土杂化发光材料，其发光中心通过化学键键合在灌流硅胶微球的中孔壁上，贯穿的微米级大孔有利于小分子传质，使得装载在微球中的稀土配合物的量较高，稀土元素的含量可达8％，显著提升所得杂化发光材料的荧光强度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种灌流硅胶微球稀土杂化发光材料，它以灌流硅胶微球为中孔主体材料，稀土离子形成稀土配合物，通过化学键键合在灌流硅胶微球的中孔壁上。

按上述方案，所述灌流硅胶微球稀土杂化发光材料中稀土离子的含量为4-8wt％。

按上述方案，所述灌流硅胶微球的粒径为3-50μm。

按上述方案，所述灌流硅胶微球具有大孔和中孔的分级孔结构，中孔孔径为5-20nm，大孔孔径为0.5-1.5μm。

按上述方案，所述稀土离子为铕离子、铽离子中的一种或按任意配比的混合物。

上述一种灌流硅胶微球稀土杂化发光材料的制备方法，包括如下步骤：