[发明专利]一种紫外线复合吸收材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种紫外线复合吸收材料及其制备方法，特别涉及一种基于层状稀土氢氧化物的紫外线复合吸收材料及其制备方法，属于功能材料领域。

背景技术

随着臭氧层空洞的加剧，到达地球表面的紫外线(200nm~400nm)大幅度增加，尤其是到达地面的短波紫外线(200nm~280nm)大大增多。紫外线所产生的光化学和生物学作用也日益显著，给人类生活带来了挑战。特别的，短波紫外线可穿过真皮对人体产生重要影响。因此，研究高效的抗紫外材料十分重要。

目前国内外普遍采用的抗紫外材料主要分为有机型和无机型。有机型一般为具有吸收紫外线功能的有机化合物，如应用最早的水杨酸酯类化合物、目前应用最广的二苯甲酮类化合物等。但此类材料存在诸多缺点如热稳定性差、易被氧化、寿命较短，当应用于化妆品类时，直接与皮肤接触导致易被皮肤吸收，对人体有害等等。无机型一般为具有吸收或反射紫外线功能的无机材料，如炭黑、二氧化钛和氧化锌等，虽然其安全性和稳定性十分突出，但其抗紫外效率还有待提高。因此，研究和开发高效且安全的紫外线吸收材料具有重要的应用价值。

肉桂酸的英文名为cinnamic acid，简称为CA；其化学名称为3-苯基-2-丙烯酸，结构式为C₆H₅-CH=CH-COOH。肉桂酸为白色至淡黄色粉末，微有桂皮香气，常温下微溶于水，易溶于乙醇、甲醇、乙二醇等有机溶剂，其对中短波紫外线具有良好的吸收性能，是高级防晒霜中必不可少的成分之一。但其在高温下易分解，从而大大地限制了肉桂酸的应用范围和效果。

层状稀土氢氧化物(LRHs)是一类重要的新型纳米无机层状功能材料，具有层状结构，被广泛地应用于药物运载、生物标记、荧光材料等领域。其化学式可以表示为RE₂(OH)₅Cl· mH₂O，其中RE³⁺为层板中的稀土金属离子，它可以被其他稀土离子同晶取代，m为层间水分子个数，0.3 ≤ m ≤ 3。LRHs前驱体具有优异的离子交换能力，其层间的Cl^–可以和其它阴离子在适当的条件下进行交换，从而得到所需要的产物。Laurea J. Mcintyre 等采用离子交换法，制备出一些列插层RE₂(OH)₅A_0.5·nH₂O，其中A^2–为层间阴离子，如C₂O₄^2–、C₂H₂O₄^2–、C₈H₄O₄^2–、C₁₀H₁₂SO₄^2–等。LRHs独特的层状结构决定了它具有良好的插层组装性能和光、热稳定性，同时其纳米级的主体层板对紫外光也具有一定的屏蔽作用；并且，稀土离子本身对紫外光也具有一定的吸收能力。

因此，利用LRHs优异的离子交换能力，可将肉桂酸插入到LRHs层间形成一种良好的无机/有机复合紫外吸收材料。当肉桂酸进入到LRHs层间后，LRHs起到一个“容器”的作用，使肉桂酸避免与外界如金属、塑料、皮肤等直接接触，从而使得该材料不仅可以大幅度提高肉桂酸的光热稳定性和安全性，同时由于主体-客体相互作用能够增强其对紫外光的吸收能力，其吸收范围也得到一定展宽。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高效且安全的紫外线吸收材料及其制备方法。

本发明的技术方案是：

一种复合紫外线吸收材料，为肉桂酸插层的层状稀土氢氧化物，其层板金属离子为稀土金属离子Y³⁺，层间阴离子为肉桂酸离子C₆H₅CHCHCOO^-，化学式为Y₂(OH)₅(C₉H₇O₂)·mH₂O，其中m为层间水分子数， 0.3 ≤ m≤ 3。

该复合材料简写为CA-LYH。

上述肉桂酸插层的层状稀土氢氧化物的制备步骤如下：

1.        采用水热合成法制备出层状稀土氢氧化物，将层状稀土氢氧化物超声分散于乙二醇中配制成浓度为0.05M的悬浮液；