[发明专利]一种Ce-MOF发光可调晶体材料及其制备方法和发光调控方法

说明书

本发明公开了一种Ce‑MOF发光可调晶体材料及其制备方法和发光调控方法，其中，该Ce‑MOF发光可调晶体材料的化学组成为：{[Ce₄(4,4’‑二苯醚二甲酸)₆(H₂O)₉]·(H₂O)}_∞，其是以Ce(NO₃)₃·6H₂O和4,4’‑二苯醚二甲酸为原料采用低温水热法制得的，将其浸泡在Tb(CH₃COO)₃溶液中可调控发绿光、浸泡在Eu(CH₃COO)₃溶液中可调控发红光、先浸泡在Eu(CH₃COO)₃溶液中再浸泡在Tb(CH₃COO)₃溶液中可调控发黄光。本发明的有益之处在于：(1)采用低温水热法制备Ce‑MOF发光可调晶体材料，工艺简洁，条件要求比较宽松，成本较低，重复性好，并且对环境没有污染，可以进行大批量生产；(2)制备得到的Ce‑MOF发光可调晶体材料，不仅具有良好的热稳定性和光稳定性，而且还具有较高的发光强度和发光效率，是一种优良的新型高效发光晶体材料。

技术领域

本发明涉及一种有机无机杂化的发光晶体材料及其制备方法和发光调控方法，具体涉及一种Ce-MOF发光可调晶体材料及其制备方法和发光调控方法，属于化学技术领域。

背景技术

金属有机框架(MOF)材料在光学领域有着重要应用，如光通信、光子学、防伪等。镧系金属有机框架(LnMOF)材料是用镧系金属作为节点、用有机配体作为框架构建而成的一类无机-有机杂化材料。镧系元素具有引人注目的光学性能，MOF材料具有多孔的特性，镧系金属有机框架(LnMOF)兼具它们的优点，因而倍受各国研究人员关注。

中国是稀土大国，丰富的稀土资源为我国人民带来了极大的资源优势和产业特色。因此，如何更好地利用此类材料是中国科研人员的研究重点之一。

多色发光材料由于在光学显示、光学防伪、生物标记和化学传感等领域被广泛应用，所以受到了研究人员的广泛关注。目前，多色发光材料主要是通过往基质中掺杂适量的发光金属离子，例如Eu、Tb、Dy、Sm、Er/Yb、Tm/Yb等，而实现多色发光的。往基质中掺杂发光金属离子，不仅需要比较繁琐的操作步骤，而且对于实验操作需要较高的技巧，否则很难实现精准的多色发光控制。

金属转化法，又称金属复分解法或金属交换法，是一种后合成方法，可以让MOF在保持固有框架的状态下，赋予MOF材料新的物理化学性能。因此，金属转化法在多色发光领域受到了广泛关注。然而，这种方法需要满足一些基本原则：

(1)金属转化法中，转化得到的MOF的热力学稳定性应优于母体框架的热力学稳定性；

(2)交换的金属离子应呈现合适的配位态；

(3)金属离子应可以进入母体框架。

各种镧系金属离子(Ln³⁺)的离子半径、配位环境、电子性质以及生成的配合物的孔隙大小较为相似，使得LnMOF通过金属转化法制备具有可行性。目前，已经有了基于过渡金属离子的金属转化MOF的大量研究，以及通过共掺杂镧系离子来调节LnMOF的发光颜色的报道。然而，有效、稳定、廉价且环境友好的后合成法金属转化策略仍属缺失。因此，MOF的单晶至单晶转化以可控方式来完成，甚至是在同一颗晶体上实现部分转化，进而实现LnMOF多色发光，受到了科研人员和工业生产领域的广泛关注。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种具有良好热稳定性的Ce-MOF发光可调晶体材料。

本发明的第二个目的在于提供一种工艺简洁、条件宽松且对环境友好的制备上述Ce-MOF发光可调晶体材料的方法。