一种稀土基金属有机框架荧光纳米材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种稀土基金属有机框架荧光纳米材料及其制备方法与应用，属于荧光材料领域。该制备方法包括以下步骤：(1)制备稀土盐溶液；所述稀土盐包括两种发光稀土元素和至少一种不发光稀土元素；(2)将稀土盐溶液与配体溶液混合，再进行溶剂热反应，得稀土基金属有机框架荧光纳米材料。本发明专利技术的荧光纳米材料的荧光红绿比随不同比例的水

【技术实现步骤摘要】
一种稀土基金属有机框架荧光纳米材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于荧光材料领域，具体涉及一种稀土基金属有机框架荧光纳米材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]稀土基金属有机框架材料是一种典型的配合物荧光材料，其具有量子效率高、荧光强度高等特点，在发光材料、传感器、防伪等领域均具有广泛的应用前景和研究价值。目前对于稀土基金属有机框架材料的研究仍集中于固定基本材料研究其性能的阶段，对外界环境改变对稀土基金属有机框架本身材料和结构的改变较少，对其荧光性能的研究更是缺乏。有研究表明，对稀土基金属有机框架材料第二配体的合理调控，可以有效改变稀土基金属有机框架材料的结构和光学性能，有助于提高稀土基金属有机框架材料作为传感器元件应用的灵敏度和准确性，有效提高其潜在的应用价值。
[0003]因此，通过对稀土基金属有机框架材料的第二配体的深入研究可以实现可控的、可循环使用的、具有高灵敏度和准确性的乙醇-水传感器。而目前，通过溶剂与稀土间相互作用的传感器通常只能实现荧光猝灭，在灵敏度和准确性上仍有较大缺陷，限制着稀土基金属有机框架材料在水-乙醇传感领域的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种稀土基金属有机框架荧光纳米材料及其制备方法与应用，拟解决目前稀土基金属有机框架荧光传感器仅能通过荧光猝灭效应实现溶剂成分检测，在灵敏度和准确度上均具有较大缺陷等问题。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
[0006]一种稀土基金属有机框架荧光纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)制备稀土盐溶液；所述稀土盐包括两种发光稀土元素和至少一种不发光稀土元素；
[0008](2)制备配体溶液；
[0009](3)将稀土盐溶液与配体溶液混合，再进行溶剂热反应，得稀土基金属有机框架荧光纳米材料。
[0010]优选的，所述稀土盐是指铕、铽、镱、钕、铈、镝的乙酸盐、硝酸盐或氯化盐。
[0011]优选的，所述发光稀土元素为铕和铽。
[0012]优选的，所述配体为均苯三甲酸。
[0013]优选的，所述配体溶液中的溶剂为水、丙酮、甲醇、乙醇、DMF及其混合溶液；所述混合溶液的体积比例为1:1～1:20。
[0014]优选的，所述混合是在搅拌条件下，将稀土盐溶液滴加进配体溶液中，反应0～3h；所述滴加的速率为1mL/h～20mL/h，所述搅拌的速率为150～400rpm。
[0015]不同于常规MOF的制备，本专利技术通过滴加稀土溶液的方式使得络合过程中均苯三
甲酸始终过量，络合作用最强，有利于纳米球形貌的形成，对材料功能的稳定性有较好影响。
[0016]优选的，所述溶剂热反应的温度为50～120℃，时间为12～48h。
[0017]优选的，所述稀土盐溶液的浓度为0.0001mol/L～0.1mol/L。
[0018]优选的，所述溶剂热反应后，将产物溶液在转速为500～2000rpm的条件下离心分离1～10min,得到固相物,再用无水乙醇将得到的固相物洗涤3～5次，得稀土基金属有机框架荧光纳米材料。
[0019]优选的，所述稀土盐溶液与配体溶液混合的体积比例为1:1～1:20。
[0020]由以上所述的制备方法制得的一种稀土基金属有机框架荧光纳米材料。
[0021]优选的，本专利技术的稀土基金属有机框架荧光纳米材料呈50～75nm微米球状，表面光滑，制备所用化学元素，尤其是稀土元素在材料内部均匀分布。本专利技术的稀土基金属有机框架荧光纳米球为多空结构，比表面积约为552.47m2/g,孔径约1.2nm。本专利技术采用两种发光稀土元素和至少一种不发光稀土元素，可在特定条件下实现可控能量传递，进而实现发光颜色的变化，实现传感功能。
[0022]以上所述的一种稀土基金属有机框架荧光纳米材料在乙醇-水传感器元件、温度传感器元件、湿度传感器元件、防伪元件中的应用。
[0023]本专利技术的稀土基金属有机框架荧光纳米材料均匀分散在水和乙醇溶剂中的红绿荧光强度比0.79～2.73，与目前基于荧光猝灭效应的传感器截然不同，有利于实现具有更优良灵敏度和准确度的荧光传感元件的开发和应用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0025]1、通过可控滴加稀土溶液于均苯三甲酸溶液的方法，进一步优化均苯三甲酸的配合性能，实现对所制备的稀土基金属有机框架形貌和结构的控制，使得所制备的稀土基金属有机框架具有纳米球形形貌，形貌均一，粒径分布均匀，孔隙结构明显等特点，进一步提高所制备稀土基金属有机框架荧光纳米球的光学性能。
[0026]2、本专利技术所制备的稀土基金属有机框架纳米球在水-乙醇、DMF溶液体系中可实现结构可逆性重排，这一重排效应实现有机组分的可控能量传递，进而实现荧光性能的可控调节。本专利技术首次提出通过MOF结构可逆转换进而影响荧光发射的方式实现传感功能的实现。
[0027]3、本专利技术可用于水的定性和定量检测，而且本专利技术通过荧光表征，在使用后也可通过离心的方式重新收集，可有效实现无损表征。
附图说明
[0028]图1为实施例1制备的稀土基金属有机框架荧光纳米球的透射电子显微镜图。
[0029]图2为实施例1中体系1所得样品的X射线衍射谱图(XRD)。
[0030]图3为实施例1中体系11所得样品的X射线衍射谱图(XRD)。
[0031]图4为实施例1中体系1-11所得样品在300nm紫外光下的发射光谱图。
[0032]图5为实施例1所制备Ln-MOF、体系1所制备稀土基金属有机框架乙醇-水传感器、体系11所制备稀土基金属有机框架乙醇-水传感器、去离子水和乙醇的傅里叶变换红外光谱图。
[0033]图6为实施例1中体系1和体系11所得样品分别在545nm和615nm处中的激发光谱。
[0034]图7为实施例1中体系1～体系11所制备荧光稀土基金属有机框架乙醇-水传感器的荧光性能的CIE荧光色彩图。
[0035]图8由左至右分别为实施例1中体系1～体系11所制备荧光稀土基金属有机框架乙醇-水传感器的荧光性能的数码照片。
[0036]图9是按照对比例1中体系所制备材料在294nm紫外光激发下的荧光发射谱图。
[0037]图10是按照实施例2体系所制备材料的TEM照片。
[0038]图11是按照实施例2体系和实施例1体系1制备产物在294nm紫外光激发下的荧光发射谱图。
[0039]图12按照实施例2体系制备产物分散在水中在294nm紫外光激发下的荧光发射随时间变化谱图。
[0040]图13按照实施例1体系1制备产物分散在水中在294nm紫外光激发下的荧光发射随时间变化谱图。
[0041]图14是按照实施例3体系所制备样品在294nm紫外光激发下的荧光发射光谱。
具体实施方式
[0042]以下结合实例与附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土基金属有机框架荧光纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备稀土盐溶液；所述稀土盐包括两种发光稀土元素和至少一种不发光稀土元素；(2)制备配体溶液；(3)将稀土盐溶液与配体溶液混合，再进行溶剂热反应，得稀土基金属有机框架荧光纳米材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稀土盐是指铕、铽、镱、钕、铈、镝的乙酸盐、硝酸盐或氯化盐。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述发光稀土元素为铕和铽。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述配体为均苯三甲酸。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合是在搅拌条件下，将稀土盐溶液滴加进配体溶液中，反应0～3h；所述滴加的速率为1mL/h～20mL/h，所述搅拌的速率为150...

【专利技术属性】
技术研发人员：周博，张鹏，张勤远，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：