[发明专利]一种β-二酮稀土氮杂芴配合物红色荧光材料

说明书

技术领域

本发明涉及稀土发光材料领域，特别是涉及稀土配合物发光材料领域。

背景技术

中国具有世界上最丰富的稀土资源，将我国的稀土资源优势转化为科技竞争优势，对于促进我国的产业转型和升级，以及提升国际竞争力都具有重要意义。在稀土功能材料的发展中，尤其以稀土发光材料格外引人注目。稀土因其特殊的电子层结构，而具有一般元素所无法比拟的光谱性质，稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴，只要谈到发光，几乎离不开稀土。稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的4f5d电子组态，因此有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达20余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射，构成广泛的发光和激光材料。随着稀土分离、提纯技术的进步，以及相关技术的促进，稀土发光材料的研究和应用得到显著发展。发光是稀土化合物光、电、磁三大功能中最突出的功能，受到人们极大的关注。就世界和美国24种稀土应用领域的消费分析结果来看，稀土发光材料的产值和价格均位于前列。中国的稀土应用研究中，发光材料占主要地位。

稀土化合物的发光是基于它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁。具有未充满的4f壳层的稀土原子或离子，其光谱大约有30000条可观察到的谱线，它们可以发射从紫外光、可见光到红外光区的各种波长的电磁辐射。稀土离子丰富的能级和4f电子的跃迁特性，使稀土成为巨大的发光宝库，从中可发掘出更多新型的发光材料。

稀土发光材料的应用会给光源带来环保节能、色彩显色性能好及长寿命的作用，有利于推动照明显示领域产品的更新换代。目前，我国稀土发光材料行业紧跟国际稀土发光材料研发和应用的发展潮流，与下游产业之间建立了良好的市场互动机制，成为节能照明和电子信息产业发展过程中不可或缺的基础材料。除上述领域外，稀土发光材料还被广泛应用于促进植物生长、紫外消毒、医疗保健、夜光显示和模拟自然光的全光谱光源等特种光源和器材的生产，应用领域不断得到拓展。

设计并合成具有强发光性能的稀土配合物一直是研究者们所追求的目标，由于稀土离子特有的4f层电子受外层5S²5P⁶层电子的屏蔽作用，使得稀土离子受配体场的影响很小，故而发光稀土离子一般会有窄谱带荧光发射，色纯度高、发光强、发光寿命长。然而稀土离子的吸光系数很小，需要借助于配体的“天线效应”进行能量的传递，有效增强稀土离子的特征发光。通常使用的阴离子配体有羧酸类配体和β-二酮类配体，而作为第二辅助配体的中性配体通常为含氮、磷、氧原子的杂环配体。

稀土离子是高配位金属离子，最常见的配位数是8-10，因此往往会有溶剂配位满足配位结构，比如水或乙醇等，而这些溶剂分子的存在会极大地影响配合物材料的发光性能。另外一方面，发光材料在实际使用时会对其热稳定性有特定的要求，比如应用于有机电致发光(OEL)时，就要求稀土发光材料能经受真空蒸镀的温度而不分解。

目前，稀土配合物发光材料的发光效率及热稳定性能不够高，这仍然是制约其在有机电致发光等重要领域获得应用的关键问题。因此研发发光效率及热稳定性都好的稀土配合物发光材料，对于开发OEL等相关产业都具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高发光性能和热稳定性的β-二酮稀土氮杂芴配合物红色荧光材料及其制备方法和应用。该稀土发光材料直接在溶液反应条件下，由配体噻吩甲酰三氟丙酮、9，9-二乙基-4，5-二氮杂芴和硝酸铕反应得到，其合成方法简便易行、生产成本低。该稀土配合物红色荧光材料中由于配体的协同优化作用，实现了配体与稀土离子之间的高效能量传递，从而使材料呈现出很高的发光效率；而且稀土离子与稳定的芳香性配体的有机结合，使得所述稀土配合物同时具备了很好的热稳定性。因此，该稀土配合物发光材料可作为候选材料应用于光致发光或电致发光领域。而且该材料溶解在有机溶剂中后，其荧光强度对体系的水含量有灵敏的响应特性，因此可以作为很好的水含量检测的材料。

本发明的技术方案之一，是提供β-二酮稀土氮杂芴配合物红色荧光材料，以硝酸铕和配体进行配位反应得到，其分子结构式为Eu(TTA)₃(DEDAF)，式中TTA为β-二酮配体噻吩甲酰三氟丙酮，DEDFA为中性杂环配体9，9-二乙基-4，5-二氮杂芴；分子结构如式(I)：