[发明专利]一种离子型全氟聚合物红光材料及制备方法和应用

说明书

一种离子型全氟聚合物红光材料的制备及其在光致发光材料方面的应用。该离子型全氟聚合物的化学式为[emim][Eu(TFA)₄]，其中emim为1‑乙基‑4‑甲基咪唑，TFA为三氟乙酸。其分子量为715.21，属单斜晶系，空间群为P2(1)c，单晶晶胞参数为a=12.875(3)Å，b=20.197(4)Å，c=8.8733(18)Å，alpha=90^o，beta=107.49(3)^o，gamma=90^o，V＝2200.8(8)ų，Z＝4。采用复分解法制备，以水为溶剂。室温下为无色块状晶体，分解温度为200 ^oC。在紫外及近紫外光激发下，显示出很强的红色光，298K和77K荧光寿命分别为4.68和4.91 ms(λex=394,λem=613 nm)。本发明还公开了制备方法。

技术领域

本发明属于离子型稀土聚合物的制备与应用研究，具体涉及一种聚合三氟乙酸铕离子化合物。

本发明还涉及一种制备离子型稀土聚合物的方法。

本发明还涉及上述离子型稀土聚合物的应用。

背景技术

红色光致发光材料主要有无机化合物、有机分子化合物和配位化合物。无机红色光致发光材料，如稀土Eu(III)掺杂的磷酸盐、硼酸盐、钨酸盐、硅酸盐、铋酸盐以及一些氧化物等等。有机分子红色光致发光材料又可分为有机小分子和共轭高分子两类。有机小分子红色光致材料通常是一些能级较小的有机化合物，而有机高分子红色光致发光材料通常是一些噻吩、芴、苯胺的聚合物。配位化合物是由有机配体和过渡金属离子或者稀土离子组装而成，常用的过渡离子包括锇（Os）、铱（Ir）、铂（Pt）、钌（Ru）等，稀土离子主要是铕（Eu）和钐（Sm）等。这些红色光致发光材料在光强度、色纯度、量子效率、稳定性、加工性能等方面各有优缺点，综合性能优异的红色光致发光材料是未来的发展趋势。

稀土离子的光谱具有谱线窄、色度纯等优点，但无机稀土发光材料中，三价稀土离子的4f-4f跃迁是禁阻的，存在吸光系数小、光谱强度弱等问题，而通过引入有机共轭配体制备稀土配合物可以有效克服这一弱点。有机共轭配体光吸收系数大，能量传递效率高，因此稀土配合物与无机稀土发光材料相比，具有荧光强度强、发光寿命长等优点。然而如果稀土配合物中存在N-H, O-H, C-H等高频振动因子，容易形成非辐射跃迁，造成荧光部分淬灭、荧光寿命缩短。而采用氟原子取代氢原子则可以有效减少能量损失，是较为有效的制备高性能光致发光材料的一个策略。

无论无机稀土发光材料还是传统稀土配位聚合物，一般均不溶于水或者普通有机分子溶剂中，这使得它们在器件加工过程中存在可塑性较差的问题。而离子型稀土化合物可以溶解在水或者甲醇、乙醇、丙酮、乙腈等常规有机分子溶剂中，在使用时可以先将它们溶解在某种溶剂中，然后涂覆在目标物体的表面，待溶剂挥发后可以自然附着在物体表面，形成发光层，加工可塑性大大增强。因此，可以通过引入有机阳离子（如咪唑鎓离子、季铵离子等），制备含有配位聚合阴离子和有机阳离子的离子型配位聚合物作为新一代的稀土发光材料。

三氟乙酸是一种氟代羧酸配体，不仅配位能力强，而且可以有效减少高频振动（N-H, O-H, C-H等）所造成的能量损失，是较为理想的制备高性能稀土发光材料的配体。本发明希望通过以三氟乙酸为配体，与铕离子和1-乙基-4-甲基咪唑阳离子构筑新型离子型配位聚合物，用作新型光致发光材料。有关这方面的研究尚未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于制备一种具有优异光致发光性能的的稀土发光材料。

为实现上述目的，本发明所提供的离子型稀土聚合物，其化学表达式为[emim][Eu(TFA)₄]，其中emim为1-乙基-4-甲基咪唑，TFA为三氟乙酸。