[发明专利]一种稀土多酸和有机光活性分子与水滑石复合发光薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机无机复合发光薄膜技术领域，特别涉及一种稀土多酸和有机光活性分子与水滑石复合发光薄膜及其制备方法。

背景技术

多金属氧酸盐(polyoxometalates，简写为POMs)通常称为多酸，也称为金属氧簇(metal-oxygen clusters)，是由前过渡金属元素(Mo,W，V，Nb,Ta等)通过氧连接而形成的金属-氧簇类化合物。由同种含氧酸根离子缩合成的叫同多阴离子(如MoO₄^2-→Mo₇O₂₄^6-,WO₄^2-→W₇O₂₄^6-)，其酸叫同多酸。有不同种类的含氧酸根离子缩合形成的叫杂多阴离子(WO₄^2-+PO₄^3-→PW₁₂O₄₀^3-)，其酸叫做杂多酸，H₃PW₁₂O₄₀就是经典的杂多酸-12-钨磷酸。近代由于X-射线结晶学硬件和软件的发展及ESR、NMR谱学和精细的电化学方法的应用，对多酸的性质有了进一步的认识，多金属氧酸盐的基本结构单元主要是{MO₆}八面体和{MO₄}四面体。多面体之间通过共角、共边或共面相连产生了大量不同的阴离子结构。

多酸是具有拓扑结构的金属氧簇合物，在催化领域、生物学、电极、药物以及材料科学均有潜在应用，被称为无机高分子。多酸可以在某一格位接受电子，利用这一特性可以将稀土元素引入到Sandwich型多酸化合物中形成含稀土的多酸化合物，与传统的Keggin型和Wells-Dawson型多酸阴离子相比，夹心型含稀土多酸化合物不仅具有稀土的发光特性，也具备夹心型多酸化合物的性质，使之具有特定的光、电、磁学特性的膜材料。

双金属复合氢氧化物又称为水滑石（Layered Double Hydroxides，简写为LDHs）是一种多功能阴离子型层状材料，其具有层板金属元素可调，层间离子可交换等多种特点，通过合理的设计，研究人员应用各种方法已将上百种具有功能性的阴离子引入到水滑石层间，形成了具有不同性能的阴离子型插层结构材料，在催化、药物的存储和释放、光电转换等多种领域具有广泛的应用前景。然而由于水滑石本身带正电荷，通过电荷作用其与阴离子进行组装，目前一些组装客体涉及到一些无机、有机的小分子，而水滑石与多酸类无机高分子以及光活性有机分子的复合层层薄膜组装至今还未有报道。

发明内容

本发明的目的是将稀土多酸、有机光活性分子与层状材料水滑石进行交替组装，形成有机无机复合发光薄膜。

本发明的技术方案是将稀土元素引入到Sandwich型多酸化合物中形成含稀土的多酸化合物，在水溶液中形成大阴离子；将有机光活性分子溶于水中形成大阴离子，将此两种大阴离子与在有机溶剂中剥离的水滑石纳米片按一定的顺序进行交替组装，形成结构有序的稀土多酸和有机光活性分子与水滑石复合发光超薄膜材料，实现含稀土多酸阴离子及有机分子在分子尺度上的定向排列和均匀分散，并有效实现两种基色光的复合，发光强度可通过改变组装层数实现可控。

本发明的稀土多酸和有机光活性分子与水滑石复合发光薄膜的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：

（1）采用离子交换法制备层间为硝酸根插层的水滑石前体：

采用离子交换法制备层间为硝酸根插层的水滑石前体为常规的技术，如包括以下步骤：

a、配制含可溶性二价金属阳离子M²⁺和可溶性三价金属阳离子M³⁺及六次甲基四胺的混合溶液，M²⁺和M³⁺的摩尔比为2-4，其中M²⁺的浓度为0.1-0.2M，六次甲基四胺摩尔数为M²⁺和M³⁺的摩尔总和的0.7-1.5倍，溶解后将混合溶液置于反应釜中，于140℃下反应24-36小时，然后用去离子水洗涤，干燥，得到碳酸根插层的水滑石；

b、在惰性气体保护下，将步骤a制备的碳酸根插层的水滑石用硝酸钠/硝酸溶液处理，进行离子交换得到硝酸根插层水滑石（LDH）。