[发明专利]包含镧系金属的聚杂硅氧烷组合物

说明书

背景技术

熟知的是，镧系金属由于其电子结构而用于发光。发光镧系金属掺杂材料用于激光、照明、通信、显示器和传感器。例如，Er³⁺掺杂的玻璃纤维激光器可以用980nm光源激发，发射波长为1.55μm的光，而且它们是现代光学通信网络的一体部分。

镧系金属在发光材料中的使用受标准且高能的高温合成和混合的限制，还受高镧系元素浓度下发光淬灭的限制。淬灭可在高于镧系元素浓度阈值时发生，在该阈值处允许镧系金属离子聚集，并且随后电子结构中的坐标变化会导致包括交叉弛豫在内的到基态的无辐射跃迁。在一些情况下，激发态吸收会导致淬灭。也可能发生通常被描述为浓度淬灭的未确定的机制。淬灭的阈值浓度可以低至1%，限制发光材料的亮度。因此，仍有机会来开发改进的材料。

发明内容

本发明提供了一种聚杂硅氧烷组合物。该聚杂硅氧烷组合物包含(A)第一金属(M1)、(B)第二金属(M2)和(C)具有式(R¹₃SiO_1/2)、(R¹₂SiO_2/2)、(R¹SiO_3/2)和/或(SiO_4/2)的甲硅烷氧基单元。在该式中，R¹独立地为包含1至30个碳原子的烃基或卤代烃基。此外，(A)、(B)和(C)相对于彼此的摩尔分数由式[(M1)]_a[(M2)]_b[R¹₃SiO_1/2]_m[R¹₂SiO_2/2]_d[R¹SiO_3/2]_t[SiO_4/2]_q表示，其中a为0.001至0.9，b为0.001至0.9，m为0至0.9，d为0至0.9，t为0至0.9，并且q为0至0.9，m、d、t和q不能为0，并且其中a+b+m+d+t+q的总和≈1。另外，该组合物具有至少0.05%的量子产率。此外，(M1)和(M2)中的至少一者为镧系金属。

本发明还提供了一种形成该聚杂硅氧烷组合物的方法。该方法包括以下步骤：使(A')金属(M3)醇盐、(B')任选的可水解金属(M4)盐、(C')选自(C'1)有机硅氧烷和(C'2)硅烷的具有可水解基团的含硅材料和(D)一定量的水进行反应，其中水的量为使(Α')和(C')以及任选的(Β')的可水解基团水解和缩合所需水量的50与200%之间。在该方法中，(M3)和(M4)中的至少一者为镧系金属。

该组合物包含良好分散的金属，因为金属键合到硅氧烷基质上，如式中所示。另外，金属可以彼此键合，这进一步增加了金属的多样性，从而提高了组合物中金属的分散质量。金属的分散性允许组合物发光，使得可以根据金属的选择对激发和发射光谱进行操纵和定制。另外，该组合物可溶解于有机溶剂，这将工艺复杂性降至最低，缩短了时间，并降低了成本。

附图说明

本发明的其他优点将容易地被认识到，因为参考以下“具体实施方式”并结合“附图”考虑，可更好地理解本发明的其他优点。

图1为实例26在甲苯中10重量%处的激发和发射光致发光光谱，使用具有氙灯和495吸收滤光器的Jobin-Yvon SPEX Fluorolog2装置。激发光谱强度被归一化为大约395nm处的峰高，并且是在监测615nm处的发射时进行采集。发射光谱强度被归一化为615nm处的峰高，并且是在用395nm的激发波长照亮样品时进行采集。

图2为实例1Ti_0.60Eu_0.03D^PhMe_0.27T^Ph_0.1的TEM图。

图3为线图，示出了分别包括Eu、Tb和Dy的实例1、44和4的激发和发射光谱。

具体实施方式