本发明专利技术公开了一种高效绿光稀土化合物薄膜的制备方法。由下述步骤组成：（１）制备稀土铽（Ⅲ）化合物Ｔｂ（ａｃａｃ）↓［３］Ｐｈｅｎ、Ｔｂ（ＴＦＡ）↓［３］Ｐｈｅｎ、Ｔｂ（ＨＦＡ）↓［３］Ｐｈｅｎ、Ｔｂ（ＴＴＡ）↓［３］Ｐｈｅｎ之一（其中，ａｃａｃ、ＴＦＡ、ＨＦＡ、ＴＴＡ、Ｐｈｅｎ分别为乙酰丙酮、三氟乙酰丙酮、六氟乙酰丙酮、噻吩甲酰三氟丙酮、１，１０－邻菲咯啉）；（２）配制功能水相，并将稀土铽（Ⅲ）化合物与一种脂肪酸混合，进行稀土铽（Ⅲ）化合物在气液二维表面上超薄膜的制备与向疏水固体基底的转移。本发明专利技术的方法得到了特征荧光发射峰位于５３５．０－５５７．５ｎｍ的绿光超薄膜，且ＬＢ膜在放置２６周后仍保持层状周期结构，荧光信号仍可被检测到。预示本发明专利技术在绿光超薄膜材料领域具有重要应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种稀土化合物薄膜发光材料的制备方法，尤其涉及一种利用分子水平上的组装技术制备不含疏水烃链的非典型双亲性铽(III)化合物薄膜的方法。
技术介绍
在特性材料制备方面，用分子水平上的组装技术-Langmuir-Blodgett(LB)膜技术制备稀土化合物超薄膜，是国内外科技工作者近年来的研究热点和攻关课题。我国在该领域的研究水平居世界前列，产生了大量创新性成果。然而由于传统LB膜技术要求膜中分子是含有疏水长烷烃链的双亲分子体系，而很多功能性分子体系不具备该特性，故该方式从一定程度上制约了LB膜技术对功能体系的组装与相关性能研究。在绿色发光稀土化合物超薄膜材料应用领域，尚缺乏不含疏水烃链稀土铽(III)化合物LB膜的成熟制备方法。此外，如何提高材料发光稳定性是应用中必须考虑的重要问题，目前普通成膜技术尚未提出有效解决方法。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术要解决的问题是，以产生高效绿光、不含疏水烃链的稀土铽(III)化合物为研究对象，提出一种用LB膜技术制备高效绿光稀土化合物薄膜的方法，并提高超薄膜中稀土铽(III)化合物的荧光稳定性。上述提供的薄膜的制备方法，主要通过如下技术路线实现专利技术的目的(一)高效绿光稀土铽(III)化合物的制备；(二)研究水相组成和辅助成膜分子组成配比，提高稀土铽(III)化合物在二维气/液界面上单分子膜及LB膜中的稳定性，并确定最优化组装条件；(三)实现二维气/液界面上稀土铽(III)化合物向固体衬底的高效、均匀转移，确保稀土铽(III)化合物在固体衬底的良好覆盖度，提高超薄膜材料发光强度及发光稳定性。本专利技术涉及的，具体由下述步骤组成(1)制备高效绿光稀土铽(III)化合物Tb(acac)3Phen、Tb(TFA)3Phen、Tb (HFA)3Phen、Tb(TTA)3Phen之一；其中上述acac＝乙酰丙酮，TFA＝三氟乙酰丙酮，HFA＝六氟乙酰丙酮，TTA＝噻吩甲酰三氟丙酮，Phen＝1，10-邻菲咯啉；(2)在Langmuir-Blodgett(LB)自动制膜仪上进行稀土铽(III)化合物在气液二维表面上超薄膜的制备与向固体衬底的转移；其中制备Tb(acac)3Phen在气液二维表面上的超薄膜时，向水相中加入Tb(acac)3Phen、acac及Phen至饱和；制备Tb(TFA)3Phen在气液二维表面上的超薄膜时，向水相中加入Tb(TFA)3Phen、TFA及Phen至饱和；制备Tb(HFA)3Phen在气液二维表面上的超薄膜时，向水相中加入Tb(HFA)3Phen、HFA及Phen至饱和；制备Tb(TTA)3Phen在气液二维表面上的超薄膜时，向水相中加入Tb(TTA)3Phen、TTA及Phen至饱和；然后，将上述稀土铽(III)化合物之一与碳原子数为14-22的直链饱和脂肪酸以6/1-1/6摩尔比混合，溶于氯仿，使稀土化合物浓度为0.1-1.0mg·mL-1，用微量注射器滴加到LB自动制膜仪气液二维表面，每次进样100μL-600μL，5-25分钟后待氯仿完全挥发净，以10-100cm2·min-1的速度压缩单层膜减少分子间面积，同时以表面压随面积变化的曲线检测膜稳定性；(3)选择疏水性固体衬底，恒定表面压15.0-30.0mN·m-1，提膜速度5.0-30.0mm·min-1，每制备两层膜后在空气中停留时间120-600秒，转移沉积气液二维表面上稀土铽(III)化合物超薄膜。其中，上述的直链饱和脂肪酸优选为碳原子数为18-20的直链饱和脂肪酸。其中，上述的稀土铽(III)化合物与直链饱和脂肪酸摩尔比优选为2/1-1/2。其中，上述的氯仿溶液中稀土铽(III)化合物浓度优选为0.20-0.50mg·mL-1。其中，上述的氯仿挥发时间优选为15分钟。其中，上述的单层膜压缩速度优选为35cm2·min-1。其中，上述的提膜时表面压优选值为20-25mN·m-1。其中，上述的提膜速度优选为10-15mm·min-1。其中，上述的每制备两层膜后在空气中停留时间优选为180-300秒。其中，上述步骤的制备方法中，所述试剂皆为分析纯试剂。本专利技术通过使用功能水相，即通过向水相中加入稀土铽(III)化合物及其相应配体至饱和，解决了气液二维界面上稀土铽(III)化合物单层膜稳定性问题，为LB膜技术制备不含疏水烃链的非典型双亲性绿光薄膜材料提供了必要条件。将稀土铽(III)化合物与直链饱和脂肪酸如与花生酸(AA)混合，可进一步改善单层行为，确保铽(III)化合物在固体衬底的良好覆盖度，提高超薄膜材料发光强度及发光稳定性。紫外可见吸收光谱和低角度X射线衍射结果表明，稀土铽(III)化合物LB膜中饱和脂肪酸分子头头相对，尾尾相连，分子排列高度有序，膜层具有良好周期性层状结构。稀土铽(III)化合物LB膜的特征荧光发射峰位于545.0nm，紫外光激发下发出绿色荧光。本专利技术制备得到的稀土铽(III)化合物LB膜放置半年后仍保持周期性结构。自然条件下LB膜具有良好的荧光稳定性，26周后荧光信号仍可被检测到。专利技术中使用的LB膜技术及优化后的薄膜制备条件，保证了非典型双亲性稀土化合物排列有序且有序结构可得到长时间维持，提高了LB膜荧光稳定性。本专利技术方法属国际领先研究内容，具有以下的优势通过使用一种特殊制备的功能水相，有效抑制了气/液界面上稀土化合物单层膜中的溶解及离解，得到这类高光效非典型双亲性绿色荧光稀土铽(III)化合物的Langmuir单层膜及LB膜，在研究相对很少的稀土化合物绿光薄膜领域进行了有价值的开创性探索，在绿光显示、白光显示、光调制、高效分子荧光器件、防伪技术等方面具有重大应用价值。附图说明图1Tb(acac)3Phen/AA(摩尔比1/1)单层膜在功能水相上的稳定性曲线，2小时的平均每分子面积由0.203nm2变化到0.201nm2，仅减小了0.002nm2。图2Tb(acac)3Phen/AA(摩尔比1/1)LB膜的荧光激发光谱(a)和荧光发射光谱(b)，表明不带疏水长链的稀土铽(III)化合物已被组装进入LB膜，荧光单色性很好。图3Tb(acac)3Phen/AA(摩尔比1/1)LB膜荧光发射强度与膜层数之间的直线关系，证明LB膜纵向均匀性良好。图418层Tb(acac)3Phen/AA(摩尔比1/1)LB膜的低角度x射线衍射图，说明LB膜具有良好的层状结构。图518层Tb(acac)3Phen/AA(摩尔比1/1)LB膜26周的荧光强度实验值及拟合曲线，说明LB膜具有良好荧光稳定性。图6放置半年的Tb(acac)3Phen/AA(摩尔比1/1)LB膜的低角度x射线衍射图，可见放置半年的LB膜仍保持很好的周期性结构。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术的内容作进一步的阐述，其中所述的配体acac＝乙酰丙酮，TFA＝三氟乙酰丙酮，HFA＝六氟乙酰丙酮，TTA＝噻吩甲酰三氟丙酮，Phen＝1，10-邻菲咯啉。实施例1.高效绿光稀土化合物薄膜的制备，步骤如下(1)制备稀土铽(III)化合物Tb(acac)3Phen首先取1.25mmol氧化铽(Tb4O7)棕色粉末，60℃下加入1M稀盐酸，再滴加H2O2，快速搅拌驱赶大量气泡，随反应的不断进行，气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高效绿光稀土化合物薄膜的制备方法，由下述步骤组成：（１）制备高效绿光稀土铽（Ⅲ）化合物Ｔｂ（ａｃａｃ）↓［３］Ｐｈｅｎ、Ｔｂ（ＴＦＡ）↓［３］Ｐｈｅｎ、Ｔｂ（ＨＦＡ）↓［３］Ｐｈｅｎ、Ｔｂ（ＴＴＡ）↓［３］Ｐｈｅｎ之一； 其中：上述的配体ａｃａｃ＝乙酰丙酮，ＴＦＡ＝三氟乙酰丙酮，ＨＦＡ＝六氟乙酰丙酮，ＴＴＡ＝噻吩甲酰三氟丙酮，Ｐｈｅｎ＝１，１０－邻菲咯啉；（２）在Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ（ＬＢ）自动制膜仪上进行稀土铽（Ⅲ）化合物在气液二维表 面上超薄膜的制备与向固体衬底的转移；其中：制备Ｔｂ（ａｃａｃ）↓［３］Ｐｈｅｎ在气液二维表面上的超薄膜时，向水相中加入Ｔｂ（ａｃａｃ）↓［３］Ｐｈｅｎ、ａｃａｃ及Ｐｈｅｎ至饱和；制备Ｔｂ（ＴＦＡ）↓［３］Ｐｈｅｎ在气液二维表 面上的超薄膜时，向水相中加入Ｔｂ（ＴＦＡ）↓［３］Ｐｈｅｎ、ＴＦＡ及Ｐｈｅｎ至饱和；制备Ｔｂ（ＨＦＡ）↓［３］Ｐｈｅｎ在气液二维表面上的超薄膜时，向水相中加入Ｔｂ（ＨＦＡ）↓［３］Ｐｈｅｎ、ＨＦＡ及Ｐｈｅｎ至饱和；制备Ｔｂ（ ＴＴＡ）↓［３］Ｐｈｅｎ在气液二维表面上的超薄膜时，向水相中加入Ｔｂ（ＴＴＡ）↓［３］Ｐｈｅｎ、ＴＴＡ及Ｐｈｅｎ至饱和；然后，将上述稀土铽（Ⅲ）化合物之一与碳原子数为１４－２２的直链饱和脂肪酸以６／１－１／６摩尔比混合，溶于氯仿，使 稀土化合物浓度为０．１－１．０ｍｇ.ｍＬ↑［－１］，用微量注射器滴加到ＬＢ自动制膜仪气液二维表面，每次进样１００μＬ－６００μＬ，５－２５分钟后待氯仿完全挥发净，以１０－１００ｃｍ↑［２］.ｍｉｎ↑［－１］的速度压缩单层膜减少分子间面积，同时以表面压随面积变化的曲线检测膜稳定性；（３）选择疏水性固体衬底，恒定表面压１５．０－３０．０ｍＮ.ｍ↑［－１］，提膜速度５．０－３０．０ｍｍ.ｍｉｎ↑［－１］，每制备两层膜后在空气中停留时间１２０－６００秒，转移沉积气液二维表面上 稀土铽（Ⅲ）化合物超薄膜。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张人杰，杨孔章，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]
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