一种新型铽配合物复合荧光材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种新型铽配合物复合荧光材料及其制备方法，所述制备方法为利用七氧化四铽在盐酸和双氧水作用下生成氯化铽，再由氯化铽与邻氯苯甲酸和碳酸钙反应，制得新型铽配合物复合荧光材料，并通过紫外分析、红外分析、荧光分析、热重差热分析、激光粒度分析、XRD等分析实验对制备的复合荧光材料的性能进行表征，本发明专利技术提供的铽配合物复合荧光材料不仅降低了稀土配合物发光材料的成本，而且制备的发光材料环保且热稳定性好，是良好的耐高温发光材料。

A New Terbium Complex Composite Fluorescent Material and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种新型铽配合物复合荧光材料及其制备方法
本专利技术涉及荧光材料领域，特别涉及一种铽配合物复合荧光材料及其制备方法。
技术介绍
稀土元素是指元素周期表中ⅢB族，21号元素钪Sc、39号元素钇Y和57～71的镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu，共17个元素。含有作为基质成分、激活剂、共激活剂或掺杂剂的稀土元素是稀土荧光材料的通称。它们在荧光材料的研究与应用中有十分重要的作用。稀土发光材料是指利用稀土元素独特的电子层结构，采用不同激发方式而使其发光的稀土功能材料，俗称稀土荧光粉。稀土离子的电子组态中共有1639个能级，能级间的跃迁数目近20万个，可以观察到的谱线有30000多条，所以稀土离子可以吸收和发射从紫外到红外区的各种波长的光而形成种类繁多的发光材料。因为稀土发光材料的优异性能，所以其甚至在某些领域具有无可替代的地位。Tb(Ⅲ)有机配合物在紫外线照射下发出强的绿光，以有机小分子为配体合成稀土双核配合物，随着科学技术的发展和高新技术突破，稀土配合物的实际应用价值也越来越大，稀土配合物将应用在越来越多的领域。比如作为功能材料，稀土复合荧光材料的应用就有广阔的市场前景。但我国在稀土的开发研究和稀土的应用方面仍然存有欠缺，提高稀土材料的产品质量，开发新型的功能型的稀土材料并拓宽稀土材料的应用领域，是当下极其重要的战略方针。近年来因为稀土逐渐被作为战略资源，所以受到的重视越来越多，因此稀土价格不断增涨，且稀土配合物使用后回收困难，导致稀土配合物在很多方面的应用受到了较大的局限。因此，亟需开发一种荧光寿命长、制备方法简单、既降低成本又优化配合物性能的新型铽配合物复合荧光材料，以此来扩展稀土配合物的应用范围。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，结果发现：利用七氧化四铽在盐酸和双氧水作用下生成氯化铽，再由氯化铽与邻氯苯甲酸和碳酸钙反应，制得新型铽配合物复合荧光材料，并通过紫外分析、红外分析、荧光分析、热重差热分析、激光粒度分析、XRD等分析实验对制备的复合荧光材料的性能进行表征，从而完成了本专利技术。本专利技术的目的在于提供以下方面：第一方面，本专利技术提供一种新型铽配合物复合荧光材料，该复合荧光材料包括铽配合物以及基体。第二方面，本专利技术提供第一方面所述的新型铽配合物复合荧光材料的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤1：制备含铽水合物；步骤2：将含铽水合物与有机酸混合；步骤3：将基体物质加入到步骤2的混合液中；步骤4：在设定条件下反应；步骤5：后处理，得到最终产物。附图说明图1示出碳酸钙纯样、邻氯苯甲酸纯样和实施例1～7的紫外可见光谱图；图2示出碳酸钙纯样和实施例1～7的红外可见光谱图；图3示出实施例1～7的荧光发射光谱图；图4示出实施例1～7的荧光发射光谱线图；图5示出实施例1～7的荧光激发光谱图；图6示出实施例1～7的荧光激发光谱折线图；图7示出实施例1～7的平均荧光寿命折线图；图8示出碳酸钙纯样和实施例1～7的XRD图；图9示出实施例1～7的热重分析图；图10示出实施例1～7的差热分析图；图11示出碳酸钙纯样和实施例1～7的粒径折线图。具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。以下详述本专利技术。根据本专利技术的第一方面，提供一种新型铽配合物复合荧光材料，该复合荧光材料包括铽配合物以及基体。所述铽配合物为有机酸铽配合物，所述有机酸为卤代苯甲酸，优选为邻卤苯甲酸，更优选为邻氯苯甲酸。所述基体为含氧无机化合物，优选为含碳酸根的无机化合物，更优选为碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸钙，进一步优选为碳酸钙。本专利技术人认为，稀土元素有未充满的4f壳层，且外层的5s及5p电子屏蔽了4f层电子，让稀土离子的自旋-轨道相互作用强于它周围的配位体对其库仑作用，所以它的能级和自由态的三价离子相似，呈分离结构，让稀土元素有更好的发光性质，它的特征荧光谱线为线状谱。稀土发光材料很多是利用稀土离子吸收高能量的短波辐射，发射出低能量的长波辐射的斯托克斯(Stokes)效应。此外稀土有另一种发光本领，就是利用它的能级特性，能吸收多个低能量的长波辐射，经过多光子过程和配体与稀土离子间的能量转换等，发出高能量的短波辐射，即产生升频转换荧光。第二方面，本专利技术提供新型铽配合物复合荧光材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：制备含铽水合物；步骤2：将含铽水合物与有机酸混合；步骤3：将基体物质加入到步骤2的混合液中；步骤4：在设定条件下反应；步骤5：后处理，得到最终产物。步骤1，制备含铽水合物；步骤1包括以下子步骤：子步骤1：将氧化铽溶于溶剂，并搅拌；子步骤2：加热，滴加浓酸和氧化剂；子步骤3：除去溶剂，过滤，干燥，得到含铽水合物；所述含铽水合物为氯化铽水合物；氯化铽(TbCl3)易潮解，需要干燥条件下保存。本专利技术人认为，Tb原子的电子构型为4f96s2，失去三个电子后，f轨道的电子数为8(4f8)，Tb3+离子的基态能级为7FJ(J＝0,1,2,3,4,5,6)。因为受外层满电子壳层轨道屏蔽作用，周围配体的晶体场对4f电子的影响较小。所以Tb3+离子在不同配体的配合物中的Stokes荧光与升频转换荧光光谱基本相似，呈现出从电子激发态5D4和5D3跃迁到基态7FJ的线状光谱，其中5D3→7FJ跃迁以蓝光发射为主，5D4→7FJ跃迁以绿光为主，波长为546nm的谱线最强。所以Tb3+离子是一种荧光效率高、色品度好的绿色荧光激活中心。发光稀土配合物常用的配体之一是羧酸，它与稀土离子形成的配合物不仅具有较强的荧光，而且热稳定性较高。稀土离子与有机羧酸类配体形成的配合物在超分子器件、荧光及磁性等领域具有潜在的应用前景。稀土配合物因为其有发射峰窄、量子效率高、发射峰位不随配体的变化而改变等优点被用为特殊的发光材料，在防伪标识、电致发光、生物显影等方面都有着重要的应用。优选地，子步骤1中，所述氧化铽为七氧化四铽；所述溶剂为水，优选为去离子水、蒸馏水、纯净水，更优选为去离子水；子步骤2中，加热温度为70～110℃，优选为80～100℃，如90℃；所述浓酸为浓盐酸，所述氧化剂为双氧水，双氧水的浓度优选为30％；子步骤3中，除去溶剂温度为80～100℃；干燥温度为20～35℃。在一个优选的实施方式中，搅拌条件下，加热温度为90℃，依次交替滴加浓盐酸和双氧水到氧化铽的水的悬浮液中，重复操作，直至溶液颜色为澄清透明，90℃下除去部分溶剂，然后结晶，从而制得氯化铽。七氧化四铽不溶于水，溶于酸。其中，七氧化四铽中铽元素以两种价态存在，一种为三价铽，另一种为四价铽，三价铽能够与浓盐酸直接反应，生成氯化铽，而四价铽不能直接与浓盐酸反应，在双氧水作用下，四价铽能够被还原为三价铽。步骤2，将含铽水合物与有机酸混合；步骤2中，所述有机酸为卤代苯甲酸，优选为邻卤苯甲酸，更优选为邻氯苯甲酸；所述混合溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种，优选为乙醇，更优选为无水乙醇；所述含铽水合物与有机酸的摩尔比为1：(2～6)，优选为1:(3～5)，其中，含铽化合物的摩尔量以其中铽元素的摩尔量计。在本专利技术中，将含铽化合物与有机酸以及溶剂置于反应釜中，搅拌，加热，控制加热温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铽配合物复合荧光材料，其特征在于，该复合荧光材料包括铽配合物以及基体。

【技术特征摘要】
1.一种铽配合物复合荧光材料，其特征在于，该复合荧光材料包括铽配合物以及基体。2.根据权利要求1所述的铽配合物复合荧光材料，其特征在于，所述铽配合物为有机酸铽配合物，所述有机酸为卤代苯甲酸，优选为邻卤苯甲酸，更优选为邻氯苯甲酸。3.根据权利要求1所述的铽配合物复合荧光材料，其特征在于，所述基体为含氧无机化合物，优选为含碳酸根的无机化合物，更优选为碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸钙，进一步优选为碳酸钙。4.一种铽配合物复合荧光材料的制备方法，优选制备根据权利要求1至3之一所述的复合荧光材料，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：制备含铽水合物；步骤2：将含铽水合物与有机酸混合；步骤3：将基体物质加入到步骤2的混合液中；步骤4：在设定条件下反应；步骤5：后处理，得到最终产物。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1包括以下子步骤：子步骤1：将氧化铽溶于溶剂，并搅拌；子步骤2：加热，滴加浓酸和氧化剂；子步骤3：除去溶剂，过滤，干燥，得到含铽水合物；所述含铽水合物为氯化铽水合物。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，子步骤1中，所述氧化铽为七氧化四铽；所述溶剂为水，优选为去离子水、蒸馏水、纯净水，更优选为去离子水；子步骤2中，加热温度为70～110℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶栋梁，金凤，苗宁，崔玉民，张宏，李慧泉，姜广鹏，王永忠，张琳，陈继堂，
申请(专利权)人：阜阳师范学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34