一种基于蠕虫状胶束的含稀土元素复合物发光流体的制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于蠕虫状胶束的含稀土元素复合物发光流体的制备方法。本发明专利技术方法包括步骤：将十四烷基二甲胺氧化物(C

【技术实现步骤摘要】
一种基于蠕虫状胶束的含稀土元素复合物发光流体的制备方法


[0001]本专利技术属于胶束发光流体
，具体涉及一种基于蠕虫状胶束的含稀土元素复合物发光流体的制备方法。

技术介绍

[0002]稀土配合物具有斯托克斯位移大、单色发光性能好、发光效率高、寿命长等优点，在发光材料、磁性材料、荧光防伪和生物检测等领域显示出广泛的应用。但是，它们在水环境中的分散性和光致发光(PL)稳定性差是一个长期的问题。
[0003]表面活性剂可以在溶液中自组装成有序的聚集体，包括胶束、囊泡和各种各向异性的液晶等。作为一种重要的聚集体类型，蠕虫状胶束可以长到几百纳米甚至几微米的长度，胶束间可以相互缠绕形成三维网络状结构，并赋予其高粘弹性。为此，蠕虫状胶束在石油工业、机械加工和日化工业具有广泛应用。基于蠕虫状胶束良好的增溶效果，使用蠕虫状胶束原位制备溶解在水中的稀土元素复合物成为可能。
[0004]2,5
‑
吡啶二羧酸(DPA)是一种良好稀土元素配体，但是稀土元素如Eu
3+
与DPA形成复合物后，DPA亲水的羧基被稀土元素抢夺，疏水的吡啶基团暴露于水相，使得复合物整体呈现疏水特性，宏观表现为发光沉淀。
[0005]因此，为有效解决稀土元素复合物在水环境中的分散性和PL稳定性差的问题，如何原位制备基于蠕虫状胶束框架的稀土复合物发光流体，值得进一步研究。

技术实现思路

[0006]针对现有稀土元素复合物在水中溶解性差、PL稳定性差的问题和高效发光流体的广阔需求，本专利技术提供一种基于蠕虫状胶束的含稀土元素复合物发光流体的制备方法。该方法操作简单，对环境友好，所需要的原料价格低廉，易于获取；所制备的发光流体发光颜色可调(根据稀土元素添加种类而变化)，在水环境中具有卓越的分散性和PL稳定性。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种基于蠕虫状胶束的含稀土元素复合物发光流体的制备方法，包括步骤：
[0009](1)将十四烷基二甲胺氧化物(C
14
DMAO)溶于水中，形成均一溶液后，加入2,5
‑
吡啶二羧酸(DPA)，混合均匀，得到蠕虫状胶束溶液；
[0010](2)将水溶性稀土元素盐添加至步骤(1)制得的蠕虫状胶束溶液中，混合均匀后即得到含稀土元素复合物发光流体。
[0011]根据本专利技术优选的，步骤(1)中，十四烷基二甲胺氧化物(C
14
DMAO)的物质的量和水的体积比为80
‑
120mmol/L，优选为100mmol/L。
[0012]根据本专利技术优选的，步骤(1)中，2,5
‑
吡啶二羧酸(DPA)和十四烷基二甲胺氧化物(C
14
DMAO)的摩尔比为0.15～0.65:1，优选为0.5～0.6:1。
[0013]根据本专利技术优选的，步骤(1)中，加入2,5
‑
吡啶二羧酸(DPA)后的混合温度为15～
55℃，优选为15～35℃，进一步优选为25～35℃。
[0014]根据本专利技术优选的，步骤(1)中，蠕虫状胶束溶液的存储温度为15～55℃，优选为15～35℃，进一步优选为25～35℃。
[0015]根据本专利技术优选的，步骤(2)所述水溶性稀土元素盐为稀土元素的硝酸盐或氯化物；优选的，所述水溶性稀土元素盐为氯化铕、氯化铕水合物、氯化铽或氯化铽水合物。
[0016]根据本专利技术优选的，步骤(2)含稀土元素复合物发光流体中，水溶性稀土元素盐的质量浓度为0.625
‑
10mg/mL；优选的，步骤(2)含稀土元素复合物发光流体中，水溶性稀土元素盐的质量浓度为5.625
‑
10mg/mL。
[0017]本专利技术的技术特点及有益效果如下：
[0018]1、本专利技术制备含稀土复合物的水基发光流体的技术原理主要分为两步：第一，C
14
DMAO与DPA复配后可以通过氢键和静电相互作用形成伪Gemini表面活性剂。这种伪Gemini表面活性剂在一定浓度下可以直接形成具有高粘弹性的蠕虫状胶束框架；第二，利用DPA与稀土元素的强配位能力，DPA在蠕虫状胶束中可以与稀土元素原位形成稀土元素
‑
DPA复合物，上述复合物可以被蠕虫状胶束增溶。本专利技术所提及的工艺为简单的复配过程，在大规模操作、传质过程和降低能耗等方面具有突出的有益效果。
[0019]2、本专利技术创新性地利用蠕虫状胶束作为增溶框架，避免了稀土元素
‑
DPA复合物的疏水基团与水的直接作用造成的在水环境下的沉降。本专利技术可以有效促进难溶的稀土元素复合物在水环境中的应用。所制得的发光流体以为稀土元素复合物为发光核心，发光斯托克斯位移大，荧光寿命长，量子产率高，发射波长可以通过更换稀土元素种类进行调节。更重要的是，基于本专利技术提供的蠕虫状胶束框架，上述发光流体的分散性和光稳定性好。本专利技术不仅丰富了水基发光流体的种类，而且为稀土元素复合物材料开发出全新的应用场景。
[0020]3、本专利技术各步制备方法简单，对多种稀土元素具有适配性，这意味着，本专利技术所得的发光流体的光学性质具有极高的灵活性，可以为不同应用场景进行针对性定制。制备过程中所涉及的操作简单，便于操作，易于规模化，且制备过程对环境污染小，切合当前的可持续发展和绿色化学理念。
附图说明
[0021]图1I：DPA与C
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DMAO形成的伪Gemini表面活性剂的分子示意图，II：实施例1所制备的蠕虫状胶束的日光照片，III：实施例1所制备的蠕虫状胶束冷冻电镜照片。
[0022]图2I：实施例1、2所制备的蠕虫状胶束样品中，典型样品的稳态剪切粘度测试结果，II：实施例1、2所制备的所有蠕虫状胶束样品零剪切粘度(稳态剪切测量)和复合粘度(振荡剪切测量)结果统计。
[0023]图3I：实施例1、2所制备的蠕虫状胶束样品中，典型样品的应力扫描测试结果，II：实施例1、2所制备的所有蠕虫状胶束样品G
’
(弹性模量)和G”(粘性模量)结果统计。其中，测试固定温度25℃，频率为1Hz。
[0024]图4I：实施例1、2所制备的蠕虫状胶束样品中，典型样品的频率扫描测试结果，II：实施例1、2所制备的所有蠕虫状胶束样品临界角频率和弛豫时间结果统计。
[0025]图5实施例3制备的蠕虫状胶束的流变测试结果，I：应力扫描，II：频率扫描，III：稳态剪切。
[0026]图6I：实施例1制备的发光流体的荧光测试结果，II：实施例4中加入不同Eu
3+
质量的发光流体荧光测试结果
[0027]图7实施例4制备的发光流体的流变测试结果，I：应力扫描，II：频率扫描，III：稳态剪切。
[0028]图8实施例5制备的发光流体的荧光测试结果。
[0029]图9实施例1、对比例1、2的日光(下)和荧光(上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蠕虫状胶束的含稀土元素复合物发光流体的制备方法，包括步骤：(1)将十四烷基二甲胺氧化物(C
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DMAO)溶于水中，形成均一溶液后，加入2,5
‑
吡啶二羧酸(DPA)，混合均匀，得到蠕虫状胶束溶液；(2)将水溶性稀土元素盐添加至步骤(1)制得的蠕虫状胶束溶液中，混合均匀后即得到含稀土元素复合物发光流体。2.根据权利要求1所述基于蠕虫状胶束的含稀土元素复合物发光流体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，十四烷基二甲胺氧化物(C
14
DMAO)的物质的量和水的体积比为80
‑
120mmol/L，优选为100mmol/L。3.根据权利要求1所述基于蠕虫状胶束的含稀土元素复合物发光流体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，2,5
‑
吡啶二羧酸(DPA)和十四烷基二甲胺氧化物(C
14
DMAO)的摩尔比为0.15～0.65:1，优选为0.5～0.6:1。4.根据权利要求1所述基于蠕虫状胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪光，冯宁，李鹏辉，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：