[发明专利]一种含稀土的凝胶多糖柔性发光薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含稀土的凝胶多糖柔性发光薄膜及其制备方法,包括稀土发光材料和有机配体改性的凝胶多糖衍生物，该薄膜在水环境下合成，不仅发光性能得到明显提高，而且透光性非常好；其中稀土发光材料与有机配体改性凝胶多糖衍生物（作为第二配体）的质量比为：1:50，稀土发光材料中包括有机配体和粘土,其中,粘土中稀土离子的交换量约为：0.3～1.1/单元，稀土元素具体为L n系元素：N d、S m、E u、G d、D y、Ho、E r、Tm和Y b中的一种或多种,有机配体为α‑噻吩甲酰三氟丙酮、1,10‑菲罗林、三联吡啶类等作为第一配体，有机配体改性的凝胶多糖衍生物中包括凝胶多糖和羧基官能化有机配体，其摩尔比为：1:5，本发明还公开了上述包含凝胶多糖衍生物的改性方法、发光材料的制备方法以及稀土的柔性凝胶多糖发光薄膜的制备方法，本发明的产品性能优异，制备工艺绿色环保，中心离子的稳定性和发光性能好，荧光寿命长。

技术领域

本发明属于稀土发光材料领域，涉及一种透明发光薄膜及其制备方法，具体为一种基于改性天然多糖、纳米粘土和稀土配合物的柔性稀土透明发光薄膜及其制备方法。

背景技术

稀土配合物其独特的发光性质如大的斯托克斯位移，尖锐的发射分布和长寿命的激发态而具有荧光寿命长、发光单色性好、吸光能力强、发射谱线丰富、发光覆盖范围广等优异的性能，它们在照明、显示、生物荧光标记等领域具有潜在的应用价值，然而纯复合物本身的缺陷限制了它们在实际中的应用，如光、热稳定性及机械性差、成膜性不好及易团聚等，众多研究者，将稀土嵌入和功能化而产生纳米级别的有序组装，形成纳米粘土基质与有机化合物如吡啶羧酸，卟啉，氨基醇，多元醇，聚合物等原位复合，以产生有机-无机杂化物，该新型发光材料不但具有稀土离子优异的发光性能，而且还具有较高的光稳定性，热稳定性和机械稳定性且水溶性好，绿色环保。

锂皂石为白色粉末，因其单独片层带负电荷，对阳离子及中性分子具有极强的离子交换能力和吸附能力，在锂皂石的片层上可以原位形成稀土配合物，因而可以锂皂石为基质制备稀土杂化发光材料，以锂皂石为基质，掺杂稀土元素的β-二酮的配合物，并利用水溶性的离子液体对疏水性的凝胶多糖进行修饰，将二者复合，它们的发光性能具有出异乎寻常的优越性，荧光强度提高了几百倍，荧光效率和荧光寿命也有很大的提高，同时，由于其在水中具有很好的膨胀性能，为在水溶液中制备稀土发光薄膜奠定了一个很好的基础。

发光材料的薄膜化是实现其器件化的重要前提，将发光材料与高分子材料结合制备成透明薄膜，可以拓宽发光材料在柔性、可折叠发光器件等方面的应用，然而，传统发光薄膜制备中用到的高分子材料为PVA、PMMA、PAS等石油裂解产物，由于以传统的石油工业和煤炭工业为基础的原料的不可再生性，人们迫切需要通过绿色过程从可再生资源中发展新材料，以满足社会的需求，因此，寻求天然高分子材料替代石油化工产业链中的合成高分子材料引起了人们的极大关注，凝胶多糖是β-1，3-葡聚糖家族中最具特色的一种，其主链上含有支链，是一种新型微生物胞外多糖，化学和酶学分析已确定，该多糖是由葡萄糖在C₁和C₃位上以β-1，3-糖苷键连接而成的无分支的多糖聚合物，这种大分子的β-1，3-葡聚糖大约由300-500个葡萄糖残基组成，其平均聚合度为450，相对分子量大约为74000，主要以长链状结构存在，但由于其分子内部的相互作用与分子间的氢键结合，可以形成更为复杂的三维结构，其在自然状态下，是以圆环状的小颗粒形式存在的，与淀粉的结构相类似，凝胶多糖不溶于水，这限制了它的广泛应用，但凝胶多糖分子中存在大量羟基，通过化学改性可在重复单元上引入不同的基团，这些基团的引入一方面可以改善其溶解性，近年来，许多科研工作者对其进行了改性，使其水溶性大大提升，为接下来的工作奠定了很好的基础。

综上所述，传统发光薄膜的制备工艺环保性不强，凝胶多糖可作为传统合成高分子材料的替代物，提升薄膜制备工艺的环保性，但其难溶于水和常规有机溶剂，限制了它的应用，因此，需要寻找一种有效溶剂，促进其溶解的同时又不对薄膜发光性能产生影响。

发明内容