[发明专利]一类单基质白光稀土金属化合物及其合成与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类单基质白光稀土金属化合物[Ln₂(3-tzba)₄(OH)₂(H₂O)₆]·4H₂O的合成与应用，其中Ln = Sm, Dy; 3-H₂tzba = 3-(5-四氮唑)-苯甲酸，完全脱氢后即为3-tzba^2–。

背景技术

绿色照明是实施可持续发展战略的一个重要方面，已于1996年正式列入我国国家计划，其最基本的要求是优质灯光源，即发出的光为全色光，所谓全色光，即光谱连续分布在人眼可见范围内。由于绿色照明具有节能和环保等诸多优点，白光LED在显示和照明领域的应用正日益受到广泛的关注。利用多组份荧光粉或多色LED组装白光LED常会出现色平衡差、成本高和装置复杂等问题。为避免这些问题，单基质白色发光材料已成为当前的一个研究热点，而有关单基质白色发光材料的报道还非常少。有目的地设计合成单基质白色发光材料依然是个科学难题。

稀土金属能发出较强的荧光，而且其荧光表现出很窄的线状光谱、很宽的波长（覆盖从紫外到红外波段）、较长的荧光寿命等优点，因而可开发成为光功能转换和荧光材料。例如可用于制成光功能转换器件和涂料等，而且在发光二极管、微量分析、防伪材料、生物探针和分子识别等方面也发挥重要作用。但由于稀土金属f–f组态跃迁是光谱选率禁阻的，要通过直接激发稀土金属而导致其发光，几乎是不可能的。为此，必须要寻找合适的发色团，它能够具有较强的吸收能力，而且能把吸收的能量有效地传递给稀土金属的激发态而导致发光，这种把发色团吸收的能量传递到稀土金属，使稀土金属发光效果增强的现象，称为“天线效应”，该发色团称为敏化剂。我们选用3-(5-四氮唑)-苯甲酸（H₂tzba，脱氢后即为tzba^2–），因其自身特性而有可能作为荧光发光的敏化剂：（1）存在电子共轭体系和强的π–π*吸收跃迁，表现出丰富的电子转移行为，本身即可发射较强的荧光，在发光、磁性和半导体等材料领域有较好的应用前景；（2）三重态能量合适，接近或略高于许多稀土金属的第一激发态的能量。因此，用合适波长的光激发，其可表现为自身发光或作为荧光发光敏化剂，诱导稀土金属激发态而导致发光，实现材料发光的可调性，制备优质的单基质白色发光材料。

发明内容：

本发明的目的就在于选择3-(5-四氮唑)-苯甲酸作为荧光发光的敏化剂制备单基质白光稀土金属化合物，其技术方案如下：

本发明采用的技术方案如下：

1． 一类单基质白光稀土金属化合物，其特征在于：该化合物为[Ln₂(3-tzba)₄(OH)₂(H₂O)₆]·4H₂O，分子式为C₃₂H₃₈N₁₆O₂₀Ln₂，其中Ln= Sm或 Dy，3-tzba为去质子化后的3-(5-四氮唑)-苯甲酸负二价离子；当Ln=Sm时，化合物晶体的单胞参数为：空间群为P–1, a = 9.130(6) ?, b = 12.040(7) ?, c = 12.242(9) ?, a = 117.12(2) °, b= 98.12(4) °, g = 99.36(3) °, Z = 1, 单胞体积V = 1145.7(13) ?³；当Ln=Dy时，化合物晶体的单胞参数为空间群为P–1, a = 9.155(2) ?, b = 11.928(3) ?, c = 12.131(4) ?, a = 117.229(9) °, b= 98.13(2) °, g = 99.496(15) °, Z = 1, 单胞体积V = 1125.7(5) ?³。

2． 一种项1的单基质白光稀土金属化合物的制备方法，其特征在于：采用原位反应、水热合成两步反应进行制备。