[发明专利]一种高分子功能化的稀土/介孔荧光纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于介孔复合材料制备技术领域，具体涉及一种有机高分子功能化的稀土介孔荧光纳米材料的制备方法。

背景技术

介孔材料是上世纪90年代兴起的新型纳米结构材料，是继微孔沸石分子筛之后的又一类分子筛材料，它以表面活性剂分子聚集体为模板，通过有机物和无机物之间的界面作用组装生成的孔道结构规则有序的无机多孔材料。尽管研究介孔材料的历史只有十几年，但由于它们的独特结构与性质吸引了许多来自不同研究领域的科学家们，通过不懈的努力已经取得了丰硕的成果。有序介孔材料在生物矿化、功能高分子复合物的组装、化学传感、精细化工、生物催化和微器件等众多领域有着极其重要的应用。因此，近年来，介孔材料科学已经成为国际上跨化学、物理、材料等多学科的热点前沿领域之一，成为分子筛科学发展的一个重要里程碑。

实用的发光材料除具有高的发光效率外，还必须具有高稳定性、易加工等特点．然而稀土无机材料存在着难加工成型、价格高等问题，稀土有机小分子配合物则存在稳定性差等问题，这些因素限制了稀土发光材料更为广泛的应用。高分子材料具有原料丰富、合成方便、成型加工容易、抗冲击能力强、重量轻和成本低等优点，若能把稀土高分子配合物引进到无机介孔孔道中，则可获得一类高稀土含量的新型无机有机杂化荧光纳米材料。

稀土高分子配合物主要有两种类型：一是掺杂型稀土高分子配合物。其制备方法是将稀土化合物通过机械共混和熔融共混等方法均匀地分散到单体或聚合物中。二是键合型稀土高分子配合物，其制备方法是稀土化合物以单体形式参与聚合或缩合，或稀土化合物配位在聚合物侧链上，获得以键合方式存在的含稀土聚合物。

尽管有机无机稀土配合物杂化发光材料的研究已经取得了很大的进展，但是将稀土高分子配合物以共价键的方式嫁接到介孔基质的合成技术还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分子功能化的稀土介孔杂化发光材料及其制备方法。它将有机高分子通过共价键嫁接到无机介孔SBA-15或SBA-16主体材料中，从而在分子的水平上实现了有机高分子与无机基质之间的嫁接，制备出了发光优良的介孔杂化材料，并对稀土高分子配合物在其中的发光、量子产率等性能进行研究。

本发明的技术方案

一种高分子功能化的稀土/介孔荧光纳米材料，即将具有活性基团的有机高分子嫁接到无机有序介孔主体上，然后引入稀土离子而成的杂化荧光材料；

其中，稀土离子与具有活性基团的有机高分子按摩尔比计算，即稀土离子：与具有活性基团的有机高分子为1：1~3，优选为1：3；

其中所述的具有活性基团的有机高分子为聚乙二醇即PEG、聚乙烯基苯硼酸或聚丙烯胺； 

所述的无机介孔材料为SBA-15或SBA-16；

所述的稀土离子优选为稀土铕离子。

上述的一种高分子功能化的稀土/介孔荧光纳米材料的制备方法，首先采用化学修饰合成的方法将具有活性官能团的有机高分子进行功能化，并通过共价键嫁接到无机有序介孔主体SBA-15或SBA-16骨架上，然后引入稀土铕离子合成得到化学及热力学性质稳定、高度有序的高分子功能化的稀土/介孔荧光纳米材料，具体包括步骤如下：

（1）、有机高分子功能化的前驱体的制备

选取具有活性基团的有机高分子逐滴滴加到丙基三乙氧硅基异氰酸酯偶联剂溶液中，在氮气气氛的保护下，65-75℃加热回流12h，冷却，旋转蒸发除去有机溶剂，即得有机高分子功能化的前驱体；

具有活性基团的有机高分子与丙基三乙氧硅基异氰酸酯偶联剂溶液按物质的量比计算，即具有活性基团的有机高分子：丙基三乙氧硅基异氰酸酯偶联剂溶液为1:2;

（2）、有机高分子功能化的无机介孔材料SBA-15或SBA-16的合成反应

将表面活性剂P123或F127，加入去离子水，35℃条件下搅拌至其溶解，再加入2mol/L的盐酸，室温条件下混合反应得到反应液；

然后在搅拌过程中慢慢滴加为上述反应液质量1.5～2.1倍量的由正硅酸四乙酯与步骤（1）所得的有机高分子功能化的前驱体组成的混合溶液，室温下搅拌混合均匀，即得有机高分子功能化的无机介孔材料SBA-15或SBA-16，所述的有机高分子功能化的无机介孔材料SBA-15或SBA-16为胶状液体；

所述的P123或F127表面活性剂、去离子水和浓度为2mol/L的HCl溶液按质量比计算，即P123表面活性剂：去离子水：2mol/L的HCl溶液三者的质量比为1：7.5～8.5：15～30；